在深度学习框架中应用注意力机制与双向长短期记忆网络（Attention-BiLSTM）来预测MOF（金属有机框架）材料的合成条件

《Materials Today Communications》：Application of Attention-BiLSTM within a Deep Learning framework for forecasting synthesis conditions of MOF materials

本研究通过掺杂磁性γ-Fe?O?@CNTs到PVDF膜中，并利用磁场辅助合成制备了M/γ-Fe?O?@CNTs/PVDF超滤膜。该膜具有高亲水性、低表面粗糙度，孔径仅50.0 nm且孔隙率达65.0%，显著提升过滤性能和抗污染能力。经磁再生处理后，截留率增至86.8%，通量恢复效率达72.5%，为PVDF膜性能优化提供新思路。

　　

杨玉明|周家辉|龚世尧|杨春伟

教育部吉林师范大学环境友好材料制备与应用重点实验室，中国长春，130103

摘要

为了解决PVDF膜在使用过程中容易被污染的问题，从而导致过滤性能下降和实际应用效率降低的问题，本研究通过在PVDF中掺入碳纳米管支撑的γ-Fe₂O₃（γ-Fe₂O₃@CNTs），并在磁场的作用下制备了M/γ-Fe₂O₃@CNTs/PVDF超滤膜。这种复合膜具有高亲水性和低粗糙度，孔径仅为50.0纳米，孔隙率可达65.0%。M/γ-Fe₂O₃@CNTs/PVDF膜的过滤性能和抗污染性能也得到了显著提高：纯水通量可达84.1 L·m^-2h^-1，BSA的截留率为84.2%，过滤阻力（FRR）增加到72.5%，反渗透率（Rir）降低到27.5%。同时，该膜具有优异的过硫酸盐活化能力，可以实现再生利用。经过过硫酸盐反冲洗后，膜的FRR可提升至86.8%，Rir降至10.5%。本研究为PVDF膜的性能提升和实际应用提供了新的见解和启示。

部分内容摘录

引言

膜分离技术在水处理过程中具有广泛的应用前景，其优点包括操作简便、出水质量优异、能耗低以及对水中新出现污染物的分离效率高[1]。在各种膜材料中，聚偏二氟乙烯（PVDF）膜因其出色的机械强度、热稳定性、耐酸碱腐蚀性和低

材料与化学品

商业聚合物PVDF（AR，99%）购自美国索尔维公司；聚维吡咯烷酮（PVP，K30，分子量=44,000-54,000）、N-N-二甲基乙酰胺（DMAc，AR，99%）、FeSO₄·7H₂O和碳纳米管（CNTs）均来自中国新华制药试剂有限公司；牛血清白蛋白（BSA，AR，99%）由中国合肥千盛科技有限公司提供。所有试剂均按原样使用，无需进一步纯化。本研究中使用的去离子水（18.2 MΩ cm）由

γ-Fe₂O₃@CNTs、M-0、M-1和M-2的表征

M-0、M-1和M-2分别替代PVDF膜、γ-Fe₂O₃@CNTs/PVDF膜和M/γ-Fe₂O₃@CNTs/PVDF膜使用。通过扫描电子显微镜（SEM）观察了γ-Fe₂O₃@CNTs纳米粒子的形态以及M-0、M-1和M-2膜的表面和横截面结构（见图3(a)）。γ-Fe₂O₃呈现八面体立方结构，并负载在碳纳米管壁上。从图3(b, d, f)可以看出，形成的孔洞数量增多且分布均匀

结论

本研究通过化学共沉淀法合成了磁性γ-Fe₂O₃@CNTs纳米粒子，并采用NIPS法制备了γ-Fe₂O₃@CNTs/PVDF膜。磁场辅助合成方法提高了膜的性能。在磁场的作用下，M/γ-Fe₂O₃@CNTs/PVDF超滤膜的孔隙数量增加，而孔径减小。

作者贡献声明

杨玉明：撰写初稿、数据验证与整理。周家辉：指导工作、数据整理。龚世尧：指导工作、数据整理。杨春伟：撰写与编辑、方法设计、资金申请。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了吉林省科学技术厅[项目编号20230101213JC]、吉林省发展和改革委员会[项目编号2023C032-5]以及中国吉林省教育厅[项目编号JJKH20240566CY]的支持。