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南京大學Wenbin Zhang課題組--軟粒子可幫助氧化石墨烯膜實現快速選擇性水輸運
        插層策略可成功控制2D膜的層間距,以進行有效的脫鹽和離子篩分過程,但是,選擇一種合適的納米級嵌入劑以及能夠進一步化學修飾,目前仍存在很大困難。這里,首次報道了插層軟粒子-聚丙烯腈凝膠顆粒(PANGPs),通過軟PAN GP變形可有效控制氧化石墨烯(GO)膜的層間距離。此外,堿誘導PAN GPs的疏水性/親水性結構有助于水通過GO膜進行溶液擴散。插入的PAN GP可以幫助實現快速且選擇性水滲透,這已被CuEDTA2-分離實驗所證實,其滲透率比報道的2D膜高4?13倍。
 
Figure 1. 插入軟聚丙烯腈凝膠粒子(PAN GPs)以制備GO納濾膜的原理示意圖。
 

Figure 2. TEM表征以及PAN GP尺寸對Cu-EDTA分離實驗的影響。a-d)ATPP@GOM-n在不同EtOH體積%時的TEM圖像:(a)20%,(b)30%,(c)50%和(d)70%。 在此,“ d”代表PAN GP的尺寸大小,在ATPP@GOM-20中未觀察到PAN GP。(e)Cu-EDTA分離實驗對濃懸浮液中添加EtOH體積百分比(對應于PAN GP的尺寸大小)的依賴性。
 

Figure 3. PAN GPs周圍的表面電荷對水傳輸的影響。(a)TPP@GOM-30和(b)ATPP@GOM-30膜的照片。(c)直接通過表面離子PAN GP模擬的水通道蛋白。(d)Cu-EDTA分離實驗對KOH濃度的依賴性。
 

Figure 4.(a)Cu-EDTA分離實驗對PAN/GO質量比的依賴性。(b)ATPP@GOM-30對Cu-EDTA的通量和截留率隨滲透時間的變化。(c)重金屬-有機絡合物陰離子在不同配位金屬時的通量和截留率,(d)該工作制備的ATPP@GOM-30膜與其他報道的納濾膜的通量和截留率進行比較。
 
      該研究工作由南京大學Wenbin Zhang課題組于2020年發表在Nano Letters期刊上。原文:Soft Particles Enable Fast and Selective Water Transport through Graphene Oxide Membranes。

摘自《石墨烯雜志》公眾號:

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