Polyvinylidene fluoride-networked Sb2S3/CdS/Ag2S membrane with dual-junction exciton dynamics for in-depth purification of textile printing/dyeing wastewater
作者：H. Qin, W. Li, G. Liao, J. Li, W. Duan, T. Ma, C. Wang
關鍵字：Piezo-photocatalysis; Membrane materials; Textile printing/dyeing wastewater; Polyvinylidene fluoride; Double-shell nanostructure
論文來源：期刊
具體來源：https://doi.org/10.1002/cssc.202500051
發表時間：2025年
紡織工業的發展對國民經濟有著重要影響。然而也伴隨著紡織印染（TPD）廢水排放的不良影響，這類廢水通常含有紡織污垢、油脂、鹽和各類添加劑等，主要來自于洗滌、染色、印花、上漿等工藝。由于其有機物濃度高、顏色深、成分復雜等特點，是一類具有高污染性和難以處理的工業廢水。因此，未經凈化處理直接排放將嚴重威脅生態安全。雖然傳統的物理和生物處理方法在TPD廢水凈化中發揮了重要作用，但其產生的二次污染問題同樣備受關注。化學方法（如混凝、氧化、電解等）處理TPD廢水具有高效、準確的優點，但運行成本高、能效低是制約其應用的主要障礙。特別是化纖維織物的發展導致TPD廢水中含有大量難處理的氨氮類有機物，導致TPD廢水的化學需氧量（COD）從原來的數百毫克/升增加到了3000~5000毫克/升，這無疑對TPD廢水的處理提出了更為嚴峻的挑戰，因此，如何將TPD廢水處理到可排放水平是當下需要解決的重要環境問題。
光驅動的催化技術具有綠色、可持續、低碳等優點，是一種很有潛力的污水深度凈化技術。半導體光催化材料在光照下可產生大量光激子（電子和空穴）和自由基（超氧自由基和羥基自由基），可有效轉化目標污染物，實現污染物的消除。其中，過渡金屬硫化物（TMS）因其窄帶隙和低功函特征，是一種具有優異性能的光催化材料，很容易在寬帶光激發下發生激子的分離，產生豐富的活性自由基。然而，TMS基光催化材料的高頻激子復合和光穩定性弱成為限制其進一步應用的主要因素。基于協同電子傳導的異質結構建是克服上述缺陷的一種有效方法，如肖特基結、I-型/II-型/III-型異質結、Z-型/S-型體系等，對光催化領域相關概念的提出和理論的建立具有里程碑式的意義。
本文將Ag2S納米層生長在核殼結構的Sb2S3/CdS二元納米棒表面，制備出具有雙異質界面的雙殼層Sb2S3/CdS/Ag2S三元納米棒，獲得了基于II-型（Sb2S3/CdS）和I-型（CdS/Ag2S）異質結的協同激子轉移機制。隨后，通過靜電紡絲工藝將其進一步加工成PVDF網絡結構的復合薄膜（PVDF/SCA）。由于多相界面的協同作用和優異的可回收性，該復合薄膜在超聲機械能和光能協同驅動下可對工業TPD廢水表現出優異的壓電光催化深度凈化能力，并具有持久的催化穩定性。本研究提出了一種可行的工業廢水深度處理策略，以達到滿足國標規定的排放水平。