地表水中可能含有各种微量重金属、悬浮物、致病微生物以及其他对人体健康有害甚至危及生命的物质，因此地表水一般不能直接饮用。在野外，如果没有集中的饮用水供应，就没有干净、安全的饮用水。其他类似情况可能发生在任何地方，如荒野、沙漠和山区，甚至是在自然灾害期间或之后的城市区域。因此，具有高净化能力、广谱吸附、方便使用等特点的便携式快速水净化技术越来越受到人们的关注。

  膜技术，如陶瓷膜、微滤膜、纳滤膜和反渗透膜，在便捷式快速水净化方面得到了广泛的研究。其中，静电纺丝纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、渗透性好、对各种成分的截留率高等特点，因此，其具有快速净水的潜力。然而，由于静电纺纳米纤维膜对金属离子和有机分子的吸附能力有限，它们在便携式快速水净化中应用受到了一定的限制。为了提高对水-溶质的选择性，近年来夹芯结构（吸附层两侧覆盖多孔膜）在便捷式水净化技术中被广泛研究。尽管这些新型结构能够有效地去除水中的杂质，但它们较小的孔隙尺寸和较大的填充体积通常需要较高的操作压力来保持可接受的产水效率。

  近日，南京理工大学张轩教授团队与中科院苏州纳米所王锦研究员团队合作，报道了一种由核壳结构纳米纤维组成的仿生多孔膜（PPy@PI-n）。受鱼鳃微丝结构的启发，他们以静电纺聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜为基质模拟鱼鳃丝，Py单体在PI纳米纤维表面原位聚合形成聚吡咯(PPy)（图1）。 

图1 (a)便捷式快速水净化传统夹层结构示意图; (b)鱼鳃及鱼丝的示意图; (c)以鱼鳃为灵感设计的仿生结构; (d)核-壳结构PPy@PI纳米纤维膜的合成示意图

图2 (a)所有膜样品的光学照片:(1)原始PI，(2) PPy@PI-4，(3) PPy@PI-7，(4) PPy@PI-10膜;(b) PPy@PI-7的光学照片，扭曲、弯曲、滚动和折叠;(c)所有膜样品的接触角:(1)原始PI,(2) PPy@PI-4,(3) PPy@PI-7，(4) PPy@PI-10膜;(d)原始PI， (e) PPy@PI-4,(f) PPy@PI-7和(g) PPy@PI-10膜的扫描电镜图像;(h)所有膜样品的应力-应变曲线;(i)所有膜样品的纯水渗透性

图3 (a)定制过滤系统示意图;(b, c)PPy@PI-7膜和原始PI膜在连续过滤试验中对Cr(VI) 截留率的变化

图4 (a)水源地照片:位于京杭大运河苏州段;(b)过滤前后地表水的光学照片;(c) PPy@PI-7纳米纤维膜过滤前(c₁)和过滤后(c₂:上表面，c₃:下表面)的SEM图像;(d) PPy@PI-7纳米纤维膜的EDS图;(e)过滤后膜顶部的元素含量;(f) PPy@PI-7纳米纤维膜净化地表水的结果

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c12537