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24
2026
-
04
Nat. Commun.: 像荷叶一样“自清洁”，催化仿生膜破解污染难题
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背景
膜分离技术因其低能耗和模块化优势，在水处理与能源–水系统中发挥着重要作用。然而，其实际应用长期受制于一个顽固问题：膜污染。尤其是疏水性聚合物膜，容易吸附油污与有机物，导致通量衰减、性能下降，甚至需要频繁化学清洗，不仅增加成本，也带来环境负担。近年来，催化清洁膜被提出用于“原位降解污染物”，但仍面临多重挑战：催化位点分布不均、界面结构单一以及响应速度不足，难以实现g效、持续的抗污染性能。因此，如何在膜表面同时构建g效催化能力与抗污染结构成为关键。
创新
近日，哈尔滨工业大学邵路教授团队提出一种“仿生结构+催化功能耦合策略”，构建类荷叶自清洁膜，实现抗污染与自修复的协同提升：
仿生界面构建：借鉴荷叶表面微纳结构，在膜表面构建层级“山谷”结构，形成稳定的纳米/微米水囊；
中间层诱导矿化策略：通过HHTP-Co中间层引导MnO₂原位矿化，形成均匀分布的催化纳米突起；
富氧空位催化活性提升：矿化过程中形成大量氧空位，显著增强催化降解有机污染物的能力；
多重抗污染机制协同：水囊结构形成物理屏障，阻止污染物接触膜表面；催化位点实现污染物原位分解；
性能显著提升：抗污染能力提升24.8倍；原位通量恢复率达99.9%；恢复性能提升10.6倍；
界面润湿性优化：实现超亲水/水下超疏油特性，大幅降低油污附着。
意义
该工作通过仿生结构与催化功能的深度融合，突破了传统膜在抗污染与通量恢复之间的性能瓶颈。相比单一抗污染或催化策略，这种协同设计实现了“阻止污染+主动清除”的双重机制。更重要的是，该策略采用温和工艺，具有良好的材料通用性与稳定性，可推广至多种聚合物膜体系，为g效水处理提供可行路径。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/x06lDvcy2UvIetN03aV9VA
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