现代工业的快速发展显著提升了科学技术水平，改善了生活质量，但同时也导致了日益严重的环境污染[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7]。石油、冶金和纺织印染等行业排放大量含油废水，污染水资源，危及公共健康和安全，并造成广泛的生态破坏。目前的废水处理技术主要包括物理过程（吸附、过滤和沉淀）[8],[9],[10]、化学氧化（光催化和高级氧化过程）[11],[12]以及生物降解（微生物处理）[13],[14]。由于膜分离技术具有高效的分离性能、广泛的应用范围、模块化的设计灵活性以及较低的长期运营成本[15],[16]，因此成为处理受污染废水的理想方法。然而，传统膜在实际应用中面临重大挑战，其中膜污染是一个关键问题。污染物在膜通道内的持续积累会导致性能不可逆的下降和维护成本的增加。高级氧化过程（AOPs）通过生成高氧化性的自由基物种，能够高效降解难降解的有机污染物，具有广泛的应用范围，并能在几分钟内完成降解，从而防止污染物积累。因此，将膜分离技术的优势与AOPs相结合，开发出具有高处理效率、自清洁能力和化学稳定性的创新膜产品[17],[18]，成为研究的重点。这样的混合系统可以有效去除含染料废水中的有机污染物，并将难降解的有机化合物转化为低分子量物质或无机材料，具有重要的科学和环境意义。
基于硫酸根自由基（·SO4?）的高级氧化过程（AOPs）在分解含油废水中的有机污染物（如染料、抗生素和酚类化合物）方面表现出显著的效果[19]。与传统羟基自由基（·OH）驱动的系统相比，·SO4?具有更强的氧化能力，这归因于其更高的氧化还原电位（E0 = 2.5–3.1 V）[20]和更长的半衰期（30–40 μs）[21]。·SO4?自由基可以通过激活过氧化单硫酸盐（PMS）产生，在高级氧化系统中与光协同作用，捕获光电子并激活PMS以生成活性氧物种。此外，PMS在水中的易激活性使其在水处理中得到广泛应用[22]。这些独特优势使得基于·SO4?的AOPs成为开发具有高渗透性和自清洁能力的分离膜的有前景的策略。这样的膜可以将高效的污染物降解与膜分离功能结合起来，为可持续的废水处理提供双重功能解决方案。
NiOOH作为一种优异的催化剂，具有丰富的催化活性位点和稳定的电子转移动力学[23],[24]。其氧化还原电位（2.0 V）高于过氧化单硫酸盐（PMS，1.8 V）[25]，显示出显著的PMS激活潜力。此外，NiOOH的亲水性使其能够与膜表面发生协同作用，提高界面相容性。ZIF-67是一种由2-甲基咪唑（2-MIM）配体和Co2+离子组成的金属有机框架，具有高比表面积和多孔结构，有利于分子吸附。它还是一种有效的PMS激活剂[26]，已广泛应用于重金属去除[27]、废水处理[28]和CO?催化还原[29]。然而，其实际应用受到光生电子-空穴对快速复合的限制，导致光能利用率不足，且单独使用时需要较高的PMS浓度才能实现有效激活[30],[31]。为了克服这些限制，将NiOOH与ZIF-67协同结合是一种策略，可以同时减少PMS的用量并增加反应位点的可用性，从而提高整体催化性能。
聚四氟乙烯（PTFE）作为一种膜材料，具有出色的化学稳定性、耐热性和抗断裂韧性，这归因于其C-F键的高键能（485 kJ/mol）、高度对称的氟原子排列以及较高的结晶度（96%–98%）[32]。然而，其极低的表面张力（18 mN/m）由于其固有的疏水性，严重限制了其在水处理中的应用[33],[34],[35]。为了解决这一问题，通过在PTFE膜上构建超亲水涂层来改善抗污染性能和亲水性。通过将左旋多巴（l-DOPA，具有多巴胺类似的结构）与聚乙烯亚胺（PEI）交联，可以形成一种受贻贝启发的涂层。l-DOPA上丰富的亲水基团（-COOH和-OH）[36]有助于催化剂在基底表面的牢固固定，有效减少聚集同时保持催化性能。这种双重功能修饰策略同时优化了膜的亲水性和催化活性，为扩展PTFE在先进水处理系统中的应用提供了有前景的方法。
在本研究中，选择叔丁醇来保护l-DOPA中的羧基，并通过使用对甲苯磺酸作为催化剂进行了酯化反应合成l-DOPA叔丁基酯。随后，在PTFE膜表面通过交联共沉积l-DOPA叔丁基酯和PEI制备了亲水涂层。该涂层在膜表面引入了大量氨基和叔丁基酯官能团。最后，通过依次原位生长ZIF-67和NiOOH纳米颗粒，成功制备出了具有高效PMS激活能力的PTFE自清洁膜。图1示意性地展示了复合膜的制备方法。该膜能够高效分离油水乳液并快速降解染料，这归功于其催化氧化和膜过滤功能的协同作用。同时，这种复合膜表现出出色的长期稳定性，在多次分离循环后仍保持高的分离效率和催化效果。值得注意的是，这种合成方法具有简单温和的处理条件、优异的可重复性和材料可重复使用性，为高级废水处理应用提供了一种稳健且可持续的解决方案。
