硅藻土/聚苯胺-氯氧化铋功能化层级复合膜用于光热界面水蒸发与废水净化的协同增效研究

本研究通过简易原位水解法成功构建了DpM/PANI-BiOCl功能化层级复合膜，实现了光热界面蒸发（蒸发速率达1.11 kg/m2/h）与污染物降解（RhB去除率95.9%）的高效协同。该膜以硅藻土填充三维多孔聚氨酯海绵为输水层，依次负载聚苯胺（PANI，光热层）和氯氧化铋（BiOCl，光催化层），突破了传统蒸发技术中污染物富集的瓶颈，为废水资源化提供了新材料与新策略。

　　

Highlight

功能化层级设计在促进光催化污染物降解和实现废水高效可持续提取清洁水方面具有重要意义。

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Materials and reagents

氯化铋（BiCl₃）、羧甲基纤维素钠（CMC，粘度600-3000 mPa·s）、苯胺单体（AR，≥99.5%）和过硫酸铵（APS）购自麦克林试剂公司。硅藻土（分子量60.084）购自阿拉丁化学公司。海绵（MF，厚度2毫米）购自上海北友建材公司。盐酸（HCl，36-38%）和乙醇（C₂H₆O，99.7%）购自天津帝恩化学试剂公司。本研究使用的所有化学品均为分析纯，未经进一步纯化直接使用。

Surface morphology and microstructure of composite membranes

图2的SEM图像清晰揭示了复合膜的结构特征。图2a展示了MF的三维多孔结构，这种独特的孔隙结构为后续负载材料的层级分布提供了理想平台，有效避免了严重团聚。加载Dp后的MF如图2b所示，呈现出典型的硅藻土圆盘形态。多孔网络海绵结构与硅藻土共同构建了高效的水分输送通道，显著增强了水的传输能力。

Conclusion

本研究通过逐层组装成功制备了功能化层级复合膜。通过合理的结构设计，该膜具备快速水传输通道、优异的光吸收能力和卓越的光催化降解性能，实现了界面光热蒸发与水净化的同步进行。在制备的膜中，DpM/PANI-3膜（使用0.182克BiCl₃合成）表现出最佳性能。