构建一种具有纳米孔的高度柔韧、稳定、耐用的超疏水木膜

研究背景

近年来，日常生活和工业生产排放的大量含油废水以及油轮泄漏等问题对环境、生态乃至人类健康造成了极大的危害。与不混溶的油/水混合物相比，稳定的油/水乳液更难分离，这是由于其具有超小尺寸的液滴（小于20微米）和稳定的体系。因此，快速有效地分离稳定的油/水乳液仍然是一个全球性的环境挑战。具有特殊超润湿性的膜分离方法由于具有效率高、易于加工等特点，而被认为是一种理想的油水乳液分离技术。

目前，多种分离膜已经被开发，并成功用于分离油水乳液，包括金属网基膜和聚合物基膜。然而，这些类型的膜产品降解率低，生产过程中易产生有毒物质，对环境和人类健康造成危害。同时，这类膜也存在制备过程复杂、分离效率低、生产成本高等问题。因此，迫切需要寻找一种绿色、经济和可再生的超润湿膜达到快速有效分离稳定的油/水乳液的目的。

生物质材料是可再生且丰富的天然材料，生物质资源的高效能源化利用对减少碳排放，实现碳中和具有重要的意义。生物质材料为膜基材提供了一种简单而环保的替代品。木材是一种绿色可再生、可生物降解、价格低廉、资源丰富的资源，由于其具有固有的分级多孔结构和独特的化学成分，对其进行开发制备功能复合材料有望实现更广泛的应用，例如用于透明窗户、轻质结构材料、油水分离、太阳能蒸发和水处理等。传统的木质分离材料由于其孔径较大（大于20微米），分离稳定的油水乳液方面效果不佳。

目前，研究者利用木材独特的层次结构和高孔隙率，将其作为模板进行碱处理用于油水乳液分离，然而，经过化学处理后，木膜的力学性能和水稳定性较差，极大的限制其在环境修复方面的应用。

成果简介

为了解决这些问题，南京林业大学李建章教授团队和香港城市大学张其春教授通过脱木素和分子交联技术构建了一种具有纳米孔的高度柔韧、稳定、耐用的超疏水木膜（聚二乙烯基苯木膜）。该材料在稳定油/水乳液的快速高效分离方面具有巨大的应用潜力。本研究制备的功能木膜具有柔韧性、耐用性、稳定性和超疏水性，为设计和制造用于分离稳定的油包水乳液的功能性木质膜提供了新的见解。

与以前的方法相比，本研究具有以下优点：

（1）制备了一种兼具耐用性、柔韧性和超疏水性的木质膜，用于分离稳定的油/水乳液；

（2）通过分子交联技术提出了一种制备具有纳米孔的较大木材材料的普适性方法，并为木材改性提供了一种新的功能化策略；

（3）通过木材纳米技术，将大型、廉价和天然木材转化为可持续功能材料，从而使功能性木膜的大规模生产成为可能，也为全球碳中和做出了贡献。

该研究工作近期以“Durable, flexible, and super-hydrophobic wood membrane with nanopore by molecular cross-linking for efficient separation of stabilized water/oil emulsions”为题发表在EcoMat上，南京林业大学副教授蔡亚辉为第一作者，南京林业大学田丹教授、李建章教授和香港城市大学张其春教授为论文通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金委、江苏省农业科技自主创新项目、香港城市大学启动经费等项目的资助。

审核编辑：刘清