Nature子刊：氧化石墨烯/石墨烯混合层状薄膜助力高效分离NaCl和染料

Jepsen 7年前 (2017-09-04) 6749浏览

【引言】

纳米过滤薄膜在海水淡化、食品和制药工业、灌溉等诸多领域有广阔的应用。在广泛应用的同时也存在一定的问题：一方面，该类薄膜大部分由有机物组成，在合成过程中使用的有机溶剂对环境有害。另一方面，如何寻求过滤性能、机械稳定性和化学稳定性之间的合理平衡，也是一个棘手的问题。

石墨烯拥有良好的机械强度，可以承受较大渗透压和剪应力。然而在实际大规模生产中，往往需要形成纳米针孔，所以实现高质量的转换技术和纳米孔制造工艺仍然是长远的挑战。GO（氧化石墨烯）的层状结构可以提供独特离子传输特性，并且其水分散性使得GO容易形成薄膜。但是过去的GO薄膜是抽滤产生的，很难进行大规模生产。

【成果简介】

近日，来自日本信州大学的Aaron Morelos-Gomez博士和Morinobu Endo教授（共同通讯作者）在nature子刊Nature Nanotechnology上发表题为”Effective NaCl and dye rejection of hybrid graphene oxide/graphene layered membranes”的文章。该文章报道了一种简易环保的制备方法，通过旋涂GO、FLG（少层石墨烯）和脱氧胆酸盐的水分散溶液制备得到混合层状薄膜并进一步将其沉积在PVA修饰的聚砜膜上，沉积前对聚砜膜进行热处理和Ca²⁺交联作用。分子动力学和静电势能能谱结果阐明了GO/FLG混合薄膜水渗透和NaCl分离的原理。此外，GO/FLG混合薄膜展示了比纯GO薄膜更高的耐氯性，而耐氯性对于维持清洁过程符合标准十分重要。这样的旋涂法制造过程不仅耗能少、能够实现大范围生产，同时在制备过程中体系基于水溶液而不是有机物，是一种极具发展潜力的环境友好型制备方法。

【图文导读】

图一：GO/FLG薄膜的制作过程示意图