分离膜

开创性的基于GO的膜在气体分离和可能的液体分离方面表现出卓越的性能。通过化学或物理方法交联GO膜提高了膜在水中的尺寸稳定性，使其有能力长期稳定的进行海水淡化。GO的交联还可以调节影响分子转运的纳米通道的大小，从而改善对一价和二价离子的排斥。

首先，概述了GO纳米流体膜的两种制备策略：平面内和层间纳米流体通道的构建。然后，讨论了影响通道内部和外部微环境的基本因素，解开了离子透过受限GO纳米流体通道传输行为的机制。重点详述了物理结构（如通道高度、长度和取向）、化学特征（如官能团、活性位点和电荷性质）和环境刺激（如驱动力、pH条件和竞争离子）的影响。最后，总结了GO膜在离子提取、离子去除和离子转移过程中的性能和应用潜力。

本研究设计并合成了新型高度有序的 2D 纳米孔石墨烯。这种简单的一锅法反应实现了多种孔功能和孔径。与产生绝缘材料的 GO 不同，这些 PAC COFs 即使在 C:X（X=N 和 O）比例为 3.3:1 时仍保持半导体性质。此外，与钴和氮掺杂的石墨烯相比，PAC COFs 在掺杂方面具有优势。未来的工作将涉及引入其他金属并研究它们提供的电子性质。

该工作首先回顾了二维（2D）材料在构筑高性能水处理膜方面的有效策略；随后总结了二维纳米片膜（2DNMs）及二维材料改性聚合物膜（2DNMPMs）在去除持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新兴污染物（ECs）方面的研究进展；最后提出了此系列高性能膜对ECs的多重分离机制和耦合去除机理，并指明了该领域当前面临的挑战以及未来的发展方向。

当前限制二维材料膜广泛应用的挑战包括从块状晶体中剥离高纵横比和完整的纳米多孔单层，以及在石墨烯纳米片中钻出均匀、高密度、大面积、亚纳米级孔的可用技术有限，同时如何将这种原子膜缩放到适用的分离装置中也是待解决问题。为了应对这些挑战，未来的方向可能会集中于探索新兴的二维材料膜平台，包括已经在其他相关领域取得成功的新型二维材料。

本研究通过引入带正电的表面活性剂-十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）来制备层状复合氧化石墨烯（CGO）膜（图1a）。CTAB通过静电相互作用在GO表面垂直和水平排列，调控GO纳米片的层间距，可使其从8.26 Å增加到16.97 Å。图1c-e展示了CTAB的分子结构以及其在GO层间可能的插层方式。

那么，“杯子淡化海水”的奥秘是什么？其实，原理很简单——它内部采用了特殊的氧化石墨烯膜，能够有效阻挡并过滤盐离子，同时允许水分子通过。

本研究使用一种新型AP-POSS分子插层修饰到GO膜中，从而构建了一种层间结构与传质特性可调节的GO/POSS膜。相比原始GO膜，GO/POSS膜厚度略有提升、亲水性和电负性增强。在较低的AP-POSS负载下即可支撑相邻的GO纳米片，从而增加GO的稳定性并减少GO膜表面褶皱的形成，使膜表面更光滑。

近年来，机器学习（ML）和分子模拟改变了传统膜材料的研发模式。该研究采用ML辅助设计离子化GO膜，建立了包括温度、化学基团、离子负载量、离子大小和电荷等描述符与膜性能之间的多变量预测模型。