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北京理工大學(xué)Kening Sun課題組--具有增強(qiáng)水凈化性能的二維MXene摻入氧化石墨烯復(fù)合膜
       氧化石墨烯(GO)膜在水性應(yīng)用(例如水處理)中的不穩(wěn)定性和低滲透性的局限性代表了其廣泛應(yīng)用的重大障礙。在本文中,我們描述了一種基于GO和MXene的新型復(fù)合膜的開(kāi)發(fā)和測(cè)試。GO/MXene膜的獨(dú)特異質(zhì)結(jié)構(gòu)在底物排斥和滲透性方面表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng),其隨GO和MXene的相對(duì)比例而變化。由于其有利的二維(2D)層間通道和親水性,與參考GO膜(6.5 L m-2 h-1. bar-1)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行比較,GO/MXene質(zhì)量比為1/4的復(fù)合膜(約550 nm)表現(xiàn)出更大的水通量(71.9 L m-2 h-1. bar-1)。而且,復(fù)合膜在水中超過(guò)一個(gè)月,顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)常見(jiàn)的小分子有機(jī)染料(NR、MB、CV、BB)的排斥率超過(guò)99.5%,并且在原水中的兩種代表性類型的天然有機(jī)物(HA和BSA)具有相似的優(yōu)異去除效率。與參比GO膜相比,GO/MXene復(fù)合膜的水通量更高,這主要?dú)w因于膜的層間間距適度增加和含氧官能團(tuán)的減少。
 
 
Figure 1. GO/MXene復(fù)合膜的制造工藝示意圖(a)。GO和MXene納米片的特性:GO(b)和MXene(c)的XRD光譜,插圖為相應(yīng)的拉曼光譜;GO(d)和MXene(e)的AFM分析。
 

Figure 2. (a)質(zhì)量比為1/1的GO/MXene復(fù)合膜的橫截面,(b)GO的表面,(c)GO/MXene的表面和(d)MXene膜的SEM圖像(比例尺,1μm)。
 
 
Figure 3. GO/MXene復(fù)合膜的理化特性:(a)水接觸角的變化;(b)隨著MXene含量的增加,GO/MXene膜的紅外光譜;隨著MXene含量的增加,GO/MXene膜在干態(tài)(c)和濕態(tài)(d)的XRD分析。
 
 
Figure 4. GO/MXene復(fù)合膜的過(guò)濾性能
 
      相關(guān)研究成果于2020年由北京理工大學(xué)Kening Sun課題組,發(fā)表在Journal of Membrane Science上。原文:Two-dimensional MXene incorporated graphene oxide composite membrane with enhanced water purification performance。

轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)

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