Nat Commun：用于超高通量纳滤膜的超细金属氧化物/石墨烯

石墨烯基膜具有革新纳滤技术的巨大潜力，但在高水通量下实现高溶质截留率仍极具挑战性。

基于此，华东理工大学龙东辉教授，Bo Niu报道了开发了一种通用、简便的胶体合成法来制备用于纳滤膜的超细金属氧化物/rGO纳米复合材料。

文章要点

1）这种合成的基础是利用GO表面的氧官能团作为快速异相成核的优先位置，导致在rGO表面形成尺寸小于3 nm的单分散金属氧化物纳米颗粒，并以高密度负载于rGO表面。

2）这种合成方法对于锚定各种金属氧化物纳米颗粒（如ZnO、CoO、CuO、MgO、Fe₂O₃、Nb₂O₅、CdO、La₂O₃、MoO₃）和金属硫化物(如ZnS、MoS₂纳米颗粒)具有很强的通用性。

3）这些超细纳米粒子的粘附性可以抑制rGO纳米片的起皱和再堆积，形成高度稳定的胶体溶液，用于低成本的纳滤膜的溶液处理。由于纳米颗粒起到刚性柱子的作用，不仅增加了rGO片层之间的距离，而且在二维纳米通道之间创建了狭窄的曲折路径，用于染料分子的尺寸排斥分离。

4）所制得的膜可实现高透水率(225 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹)和甲基蓝的选择性(高达98%)，使其跻身于迄今报道的最有效的染料分离膜之列。

这项研究展示了将刚性纳米颗粒作为间隔物用于解决GO基膜的渗透性和选择性之间的权衡问题，为下一代纳滤膜的设计提供了新见解。

参考文献

Zhang, W., Xu, H., Xie, F. et al. General synthesis of ultrafine metal oxide/reduced graphene oxide nanocomposites for ultrahigh-flux nanofiltration membrane. Nat Commun 13, 471 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-28180-4

https://doi.org/10.1038/s41467-022-28180-4