浙江大学陈宝梁：AgNP@g-C3N4插层石墨烯纳滤膜，高效水净化及自清洁！

论文信息

第一作者：Cheng Chen

通讯作者：陈宝梁

通讯单位：浙江大学

DOI:10.1016/j.cej.2022.136089

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氧化石墨烯(GO)作为一种极具吸引力的2D碳纳米材料，已被广泛用作纳米构建模块以制备具有层状结构的先进纳滤膜。相邻GO纳米片之间的2D亚纳米通道可以充当分子筛，允许比通道小的分子穿透，同时阻止所有较大的溶质。因此，GO基膜被认为在水净化、分子分离和脱盐方面非常有前景。然而，GO纳米片在水中的静电斥力使得GO基膜不稳定，从而严重阻碍其在实际水处理过程中的应用。

图1. rGO/AgNP@g-C3N4纳滤膜的制备流程及微观形貌表征。

文章要点1：在本文中，作者开发出一种混合维度组装策略成功制备出新型石墨烯基薄膜，其由负载于g-C3N4上的Ag纳米颗粒(AgNP@g-C3N4)作为柱和光催化剂所插层。在g-C3N4上均匀负载的Ag纳米颗粒可以极大地提高g-C3N4的光催化性能，同时还可以在还原氧化石墨烯(rGO)和g-C3N4之间创建更多的水传输通道。

文章要点2：所制备出的rGO/AgNP@g-C3N4纳滤膜表现出高效的透水性、优异的光催化自清洁性能、良好的柔韧性与结构稳定性。得益于更大的层间距与粗糙表面，rGO/AgNP@g-C3N4纳滤膜的透水性高达210.9 L m−2 h−1 bar−1，远优于纯GO薄膜(78.4 L m−2 h−1 bar−1)。

文章要点3：在可见光照射1 h后，污染物分子吸附产生的通量减少可以得到恢复，超高通量恢复率(FRR)可达98.1%。即便在横流光催化纳滤装置中，rGO/AgNP@g-C3N4纳滤膜的高通量也能得到保持。此外，膜分离、光催化再生和污染物通过自由基的降解被认为是高效的协同机制。

图2.rGO/AgNP@g-C3N4纳滤膜的光催化性能。

图3. rGO/AgNP@g-C3N4纳滤膜的光催化自清洁性能。

图4. rGO/AgNP@g-C3N4纳滤膜的器件性能与稳定性。

图5. ESR测试与rGO/AgNP@g-C3N4纳滤膜的自清洁机理示意图。

参考文献

Cheng Chen, Lei Chen, Xiaoying Zhu, Baoliang Chen.Graphene Nanofiltration Membrane Intercalated with AgNP@g-C3N4 for Efficient Water Purification and Photocatalytic Self-Cleaning Performance. Chem. Eng. J. 2022. DOI: 10.1016/j.cej.2022.136089.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136089