ACS Nano:氧化石墨烯的原位级联阴离子化和复合用于高性能纳滤膜

瑞典斯德哥尔摩大学Jiayin Yuan,Miao Zhang,北京工业大学王乃鑫副教授提出了一种通过2D材料的按需原位级联阴离化和离子络合的“混合-按需复合”的概念,极大地改善了2D组装中的结构有序性,例如典型的氧化石墨烯(GO)基超薄膜。

用聚电解质组装二维材料时,由于水溶液中传统的混合以及同时复合过程(““mix-and-complex”),常常会造成微观结构不均匀的问题。

近日,瑞典斯德哥尔摩大学Jiayin Yuan,Miao Zhang,北京工业大学王乃鑫副教授提出了一种通过2D材料的按需原位级联阴离化和离子络合的“混合-按需复合”的概念,极大地改善了2D组装中的结构有序性,例如典型的氧化石墨烯(GO)基超薄膜。

文章要点

1在二甲基亚砜中,羧酸功能化的GO膜(COOH−GO)与阳离子聚离子液体(PIL)混合均匀,过滤后形成有序的层状复合膜,膜中PIL链分布均匀;接下来,在需要的时候,对其进行碱处理,将COOH−GO原位转化为阴离子态的COO−GO,该阴离子态立即与周围的阳离子PIL链进行复合。这种“混合-按需复合”的概念有效的将GO和聚电解质的离子复合与混合步骤分开。

2通过协同结合PIL诱导的疏水限域效应和超分子相互作用,所制备的纳滤膜在GO和PIL之间具有界面传输纳米通道,在150 h保持了99.79%的优异染料截留率,具有96.38 L m−2 h−1 bar−1的高透水率,超过了最先进的GO基杂化膜。此外,分子动力学模拟证实了GO和PIL之间的界面间距是水传输通道。

ACS Nano:氧化石墨烯的原位级联阴离子化和复合用于高性能纳滤膜

参考文献

Xiaoting Li, et al, “Mix-Then-On-Demand-Complex”: In Situ Cascade Anionization and Complexation of Graphene Oxide for High-Performance Nanofiltration Membranes, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c08308

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08308

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