Superwetting Oil/Water Separation Membrane Constructed from In Situ Assembled Metal–Phenolic Networks and Metal–Organic Frameworks

超亲水性 材料科学 生物污染 润湿 金属有机骨架 化学工程 纳米技术 吸附 有机化学 化学 复合材料 生物化学 工程类
作者
Ruoxi Wang,Xueting Zhao,Ning Jia,Lijuan Cheng,Lifen Liu,Congjie Gao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (8): 10000-10008 被引量:146
标识
DOI:10.1021/acsami.9b22080
摘要

Superwetting membranes with opposite wettability to oil and water have drawn intense attention in recent years for oil/water separation. Superhydrophilic and underwater superoleophobic membranes have shown unique advantages in the efficient treatment of oily wastewater containing oil-in-water emulsions. Facile interfacial engineering and microstructural design of the hierarchical architectures and the hydrophilic chemistry is of significance but still challenging. In this study, a hydrophilic hierarchical hybrid layer derived from metal-phenolic network (MPN)/metal-organic framework (MOF) synergy is constructed on the membrane surface via a proposed coordination-directed alternating assembly strategy. The assembly of MPN multilayers provides a hydrophilic chemical basis, and the assembly of MOF nanocrystals provides a hierarchical structural basis. Notably, the coordination interfacial interaction enables the formation of well-defined hydrophilic hierarchical architectures. The obtained membrane is thus endowed with robust superhydrophilicity, underwater superoleophobicity, and anti-oil-adhesion capability, which make it capable of highly efficient oil-water separation with high water permeance (above 6300 L/m2 h), high oil rejection (above 99.4%), and recyclable antifouling property. The high performance of the developed superwetting membrane makes it a competitive candidate for oil/water separation. Additionally, the demonstrated MPN/MOF assembly strategy may offer new prospects for the facile and versatile design of other superwetting materials.
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