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南京大学Wenbin Zhang课题组--软粒子可帮助氧化石墨烯膜实现快速选择性水输运

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  • 时间:2020-09-21 11:14:18

  插层策略可成功控制2D膜的层间距,以进行有效的脱盐和离子筛分过程,但是,选择一种合适的纳米级嵌入剂以及能够进一步化学修饰,目前仍存在很大困难。这里,首次报道了插层软粒子-聚丙烯腈凝胶颗粒(PANGPs),通过软PAN GP变形可有效控制氧化石墨烯(GO)膜的层间距离。此外,碱诱导PAN GPs的疏水性/亲水性结构有助于水通过GO膜进行溶液扩散。插入的PAN GP可以帮助实现快速且选择性水渗透,这已被CuEDTA2-分离实验所证实,其渗透率比报道的2D膜高4〜13倍。

 Figure 1. 插入软聚丙烯腈凝胶粒子(PAN GPs)以制备GO纳滤膜的原理示意图。

Figure 2. TEM表征以及PAN GP尺寸对Cu-EDTA分离实验的影响。

a-d)ATPP@GOM-n在不同EtOH体积%时的TEM图像:

(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中未观察到PAN GP。

(e)Cu-EDTA分离实验对浓悬浮液中添加EtOH体积百分比(对应于PAN GP的尺寸大小)的依赖性。

Figure 3. PAN GPs周围的表面电荷对水传输的影响。

(a)TPP@GOM-30和(b)ATPP@GOM-30膜的照片。

(c)直接通过表面离子PAN GP模拟的水通道蛋白。

(d)Cu-EDTA分离实验对KOH浓度的依赖性。

Figure 4.(a)Cu-EDTA分离实验对PAN/GO质量比的依赖性。

(b)ATPP@GOM-30对Cu-EDTA的通量和截留率随渗透时间的变化。

(c)重金属-有机络合物阴离子在不同配位金属时的通量和截留率,

(d)该工作制备的ATPP@GOM-30膜与其他报道的纳滤膜的通量和截留率进行比较。 

 

  该研究工作由南京大学Wenbin Zhang课题组于2020年发表在Nano Letters期刊上。原文:Soft Particles Enable Fast and Selective Water Transport through Graphene Oxide Membranes。