层状二维材料可以潜在地用于有机溶剂纳滤(OSN)膜的制造,因为它们可以通过层间结构进行精确的分子筛选,并且在极端条件下具有优异的稳定性。然而,纳米通道的广泛弯曲和庞大的溶剂分子阻碍了快速渗透。鉴于此,来自延世大学化学与生物分子工程系的Dae Woo Kim等人通过氧化石墨烯(GO)的顺序热孔活化和微波辅助还原,合成了具有高密度sp2碳域的纳米多孔石墨烯(NG)。
文章要点:
1) 该研究表明,由于光滑的sp2碳域表面和致密的纳米孔,微波处理的纳米多孔石墨烯膜在实际交叉流动条件下展现出超快的有机溶剂渗透性和优异的稳定性;
2) 此外,膜分子量截留值(MWCO)可根据溶剂类型事先从500 Da大小的分子到亚纳米大小的分子截留,这种转换随着溶剂的变化而自发发生,这些性能表明了使用单一膜分离多种(二元和三元)有机混合物的可行性,研究也使用理论计算研究了纳米通道结构对溶剂传输的影响。
参考资料:
Kang, J., Ko, Y., Kim, J.P. et al. Microwave-assisted design of nanoporous graphene membrane for ultrafast and switchable organic solvent nanofiltration. Nat Commun 14, 901 (2023).
DOI: 10.1038/s41467-023-36524-x
https://doi.org/10.1038/s41467-023-36524-x