定制具有可调节纳米通道的氧化石墨烯纳滤膜增强分子分离

氧化石墨烯（GO）纳米片膜在分子分离方面受到了广泛关注，但如何平衡其渗透和排斥的问题限制了其实际应用。 我们报告了一种方法，将MoS₂纳米片组装到氧化石墨烯纳米片上，以创建定制的氧化石墨烯基纳滤膜。该策略旨在提高氧化石墨烯膜的高性能分子分离能力。由此产生的裁剪纳滤膜显示出显着的改进：与相同质量密度的氧化石墨烯膜相比，在水中对亮黄的渗透率增加了27倍（744 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹），截留率为98%，在丙酮中对玫瑰红的渗透率增加了55倍（436 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹），截留率为99%。加入二硫化钼纳米片增强了相互连接并引入了额外的纳米通道，在不牺牲分离效率的情况下提高了磁导率。 材料工作室的模拟证实了稳定和增强的纳米通道有助于有效的分子分离。 这项技术有望提高使用氧化石墨烯基膜的净化过程。

图1 GMS杂化膜的表面形貌表征及分子分离示意图。(A)氧化石墨烯纳米片上随机分布的二硫化钼纳米片的TEM图像。右图为氧化石墨烯纳米片上二硫化钼的高分辨率TEM图像。(B) GMS膜的SEM横截面图。(C) GMS膜制备及溶质分离机理示意图。

图1A为GMS膜的透射电子显微镜（TEM）图像，显示MoS₂纳米片随机分布在GO纳米片上，且MoS₂由几层结构组成，晶格条纹间距为0.62 nm。图1B为GMS膜的截面扫描电子显微镜（SEM）图像，膜厚约20 nm，与纯GO膜的紧密层状结构不同，GMS膜呈现出波纹状的层状微观结构，这归因于MoS₂纳米片嵌入GO膜层间结构中，使得GMS膜形成更多纳米通道。图1C展示了GMS膜的制备示意图和溶质分离机制。

以上内容发表在Chemical Engineering Journal。论文第一作者为安徽农业大学资源与环境学院Wenjing Geng，通讯作者为Xinxin Ye，Cheng Chen和Fengguang Liu

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147327