成果简介
由于淡水短缺和分布不均、人口增长和工业污染，清洁安全的水已成为全球最稀缺的资源之一。为增加水资源供给，净化和回收传统上不可用的水资源（如废水、海水和苦咸水等）是行之有效的途径。在各种水处理技术中，膜分离具有高效、低能耗和广泛适用性的优点。通过氧化石墨合成的氧化石墨烯(GO)具有丰富的含氧基团，可用于构建具有可调微纳结构和化学特性的二维层压膜。然而，膜中长而曲折的层间通道不利于实现超快水渗透。
江南大学化学与材料工程学院刘天西教授课题组在《Compos. Commun》期刊发表名为“Porous reduced graphene oxide/phenolic nanomesh membranes with ternary channels for ultrafast water purification”的论文，研究提出了一种简单的方法制备具有短直水通道的石墨烯基分离膜。将GO纳米片首先进行水热还原，获得了具有丰富面内孔道的多孔还原氧化石墨烯(rGO)纳米片；随后将rGO纳米片与酚醛树脂/聚醚纳米片混合，真空抽滤形成层状结构，并进行酸处理去除聚醚，制备得到多孔rGO/酚醛树脂纳米片复合膜。
rGO纳米片中30-60 nm孔、酚醛树脂纳米片中9 nm中孔，以及亚纳米层间通道，共同构建出三元跨膜水通道。此外，酚醛树脂纳米片含有丰富的羟基，并可进一步自聚合，使复合膜具有良好的亲水性和紧密的结构。因此，该复合膜表现出超快透水性（353.7 L/(m2⋅h⋅bar)），同时可高效截留染料分子。本工作展示了一种简单有效的方法，结合两种二维多孔纳米材料制备高性能分离膜。
图文导读
图1、具有三元水通道的rGO/酚醛树脂纳米片复合膜示意图
图2。制备石墨烯/酚醛树脂纳米片的示意图。
图3、石墨烯/酚醛树脂纳米片表征
图4。多孔 rGO/酚醛纳米网膜的分离性能
本论文第一作者为兰倩倩博士，通讯作者为兰倩倩博士和刘天西教授。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101216
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