石墨烯纳米网膜实现超快速选择性水通量

与传统水处理技术相比，膜技术具有诸多优势，包括高选择性、低能耗、设备简单、低空间需求以及连续和自动化操作，特别是在水乳化液分离上优势明显。氧化石墨烯（GO）具有二维碳结构和单个碳原子厚度，GO膜中最受关注的是通过在相邻GO纳米片之间插入离子、分子或纳米材料来控制不同层间距，从而达到不同的分离目的，层间距在决定GO基膜分离性能方面起关键作用。然而，对于石墨烯组装的膜，每个穿过膜的分子都会绕过许多石墨烯片，延长了分子传质路径并增加了传质阻力，从而降低膜的渗透性。

鉴于此，刘亚楠和英国伦敦大学学院教授Marc-Olivier Coppens受细胞膜结构的启发，通过真空辅助自组装工艺制备出一种GNM膜。在GO纳米片上构建纳米孔以增加传质通道数量并缩短其长度，从而制备石墨烯纳米网。结合石墨烯片和水之间的低摩擦，最终实现了超快速、选择性的水通量。亲水的壳聚糖用于修饰GNM以构建水合层，从而抑制污染物接触膜表面。因此，该GNM膜渗透通量几乎达到4000 L m-2 h-1 bar-1，约为GO膜渗透通量的260倍。该膜在分离多种表面活性剂稳定的水包油乳液方面表现出优异的防污性能，多种乳液的水通量恢复率均超过96.7%，循环3次后仍保持在95.2%以上。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1002/adfm.202200199