Nature子刊：氧化石墨烯/石墨烯混合層狀薄膜助力高效分離NaCl和染料

Jepsen 6年前 (2017-09-04) 6249瀏覽

【引言】

納米過濾薄膜在海水淡化、食品和制藥工業、灌溉等諸多領域有廣闊的應用。在廣泛應用的同時也存在一定的問題：一方面，該類薄膜大部分由有機物組成，在合成過程中使用的有機溶劑對環境有害。另一方面，如何尋求過濾性能、機械穩定性和化學穩定性之間的合理平衡，也是一個棘手的問題。

石墨烯擁有良好的機械強度，可以承受較大滲透壓和剪應力。然而在實際大規模生產中，往往需要形成納米針孔，所以實現高質量的轉換技術和納米孔制造工藝仍然是長遠的挑戰。GO（氧化石墨烯）的層狀結構可以提供獨特離子傳輸特性，并且其水分散性使得GO容易形成薄膜。但是過去的GO薄膜是抽濾產生的，很難進行大規模生產。

【成果簡介】

近日，來自日本信州大學的Aaron Morelos-Gomez博士和Morinobu Endo教授（共同通訊作者）在nature子刊Nature Nanotechnology上發表題為”Effective NaCl and dye rejection of hybrid graphene oxide/graphene layered membranes”的文章。該文章報道了一種簡易環保的制備方法，通過旋涂GO、FLG（少層石墨烯）和脫氧膽酸鹽的水分散溶液制備得到混合層狀薄膜并進一步將其沉積在PVA修飾的聚砜膜上，沉積前對聚砜膜進行熱處理和Ca²⁺交聯作用。分子動力學和靜電勢能能譜結果闡明了GO/FLG混合薄膜水滲透和NaCl分離的原理。此外，GO/FLG混合薄膜展示了比純GO薄膜更高的耐氯性，而耐氯性對于維持清潔過程符合標準十分重要。這樣的旋涂法制造過程不僅耗能少、能夠實現大范圍生產，同時在制備過程中體系基于水溶液而不是有機物，是一種極具發展潛力的環境友好型制備方法。

【圖文導讀】

圖一：GO/FLG薄膜的制作過程示意圖