近日，重慶電子工程職業學院樊凱副教授聯合中國科學院上海應用物理研究所，研發了一種具有自發光性能的稀土雜化改性濾膜材料，該材料具有同步智能反應膜汙染和清洗效率、提升膜抗汙染能力的優良性能，在膜工業領域具有重要的應用前景，成果於近期發表在《Journal of Membrane Science》（2020，606 , 118-123）。
近年來，為了應對日益嚴峻的環境汙染和病毒災害侵襲的問題，膜分離技術得到了長足的發展。但目前存在的膜汙染問題仍然是一個巨大的挑戰，並極大阻礙了該技術的進一步推廣和應用。同時，為了恢復汙染膜的分離性能，需要在使用過程中對其進行清洗，但目前還缺乏有效地表徵膜汙染和清洗效率的方法。
Fig. 1. SEM images of membrane cross sections: (a) pristine PVDF membrane, (b) hybrid membrane with 0.25 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+, (c) hybrid membrane with 0.75 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+, amplification of (d) pristine PVDF membrane and (e) hybrid membrane with 0.75 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+, EDX mapping images of (f-h) hybrid membrane with 0.75 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+.
圖1為通過SEM分析的不同稀土含量的改性PVDF超濾膜斷面結構。可以看到，通過該方法製備的濾膜材料中稀土納米顆粒分布比較均勻。
Fig. 2. AFM images of membrane top surfaces: (a)pristine PVDF membrane, (b) hybrid membrane with 0.25 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+, (c) hybrid membrane with 0.5 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+, (d) hybrid membrane with 0.75 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+, (e) hybrid membrane with 1 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+.
圖2為通過AFM分析的膜表面結構。從圖中可以看到，雜化後的改性濾膜表面粗糙度有所增大。
Fig. 3. The picture of hybrid membranes with 0.75 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+ at different pollution levels under light (a) and dark (b) conditions, (c) BSA/HA aqueous solution flux change of pristine PVDF membrane and hybrid membrane with 0.75 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+, and its luminescent intensity change during permeability process, (d) The corresponding relationship between membrane’s luminescent intensity and fouling degree for hybrid membrane with 0.75 wt.% of nano-Sr4Al2O4: Eu2+, Dy3+.
圖3為不同汙染程度下的濾膜直觀圖。可以看到，改性自發光濾膜能夠實時同步表徵膜汙染和清洗效率。
針對這些行業中存在的痛點問題，重慶電子工程職業學院樊凱副教授聯合中國科學院上海應用物理研究所的研究團隊提出了「利用稀土材料雜化改性」的研究思路，並基於這一思路製備了具有自發光性能的改性濾膜材料。該材料具有同步智能反應膜汙染和清洗效率、提升膜抗汙染能力的優良性能，在膜工業領域具有重要的應用前景。
重慶電子工程職業學院樊凱副教授及其團隊一直致力於高分子智能濾膜材料、石墨烯材料以及稀土發光材料領域的研究工作。本人以第一作者發表SCI論文7篇（一區TOP論文2篇），申請發明專利4項。先後主持或主研國家自然科學基金、上海市科委、重慶市教改、863等項目。
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