分离膜

在这项研究中，通过水预浸渍法浸涂制备了无缺陷的ZIF-8/GO/PIM-1薄膜纳米复合膜，其活性层厚度<1 μm。水预浸渍法与ZG对基膜膜孔的局部堵塞有效阻止了活性层在浸涂过程中向多孔基膜内的渗透。对于丁醇/水分离，ZG80-0.5/PIM-1 TFN显示出高通量（7.9 ± 0.69 kg m−2h−1）和高分离因子（29.9 ± 1.99），PSI为 228 kg m−2h−1。该PSI值是不采用水浸渍法浸涂制备的PIM-1 TFC的两倍多 (PSI = 112 kg m−2h−1)。ZG 的加入略微降低了膜的渗透性，但ZIF-8的疏水性质和对丁醇的高亲和力有利于丁醇的选择性传质。此外，ZG的加入增加了膜内的自由体积，其表面连续的ZIF-8也为丁醇分子创造了优先的传输通道。

由于其原子厚度和低跨膜传输电阻，石墨烯纳米多孔膜是气体分离应用的令人兴奋的材料。石墨烯的原子厚度为分离过程提供了相当大的前景。

外部刺激例如电场的应用，可以促进气体分离。采用分子动力学(MD)模拟方法分析了动态电场促进H2O/O2气体分子在双层纳米多孔氧化石墨烯膜上的分离过程。

一种有前景的解决方案，包括使用一种由小沸石晶体制成的膜，膜上包裹着带有纳米尺度孔(纳米窗)的胶体石墨烯片。目标气体通过纳米窗口渗透并进入石墨烯和沸石晶体表面之间的界面空间。由于石墨烯结构中密集的碳原子，石墨烯-石墨烯之间的吸引力相互作用在每千克中最强。因此，石墨烯包裹的沸石颗粒，通过面对面和/或通过范德华相互作用的边共享接触相互粘附，通过简单的压缩方法提供无裂纹的膜。凹凸不平的沟槽结构的沸石晶面，提供了石墨烯-沸石界面空间，可根据气体的分子大小筛分气体。

GO膜易于大量制备，但孔隙率低，渗透性差；其含氧基团在水中易溶胀，膜稳定性差。二维MOF纳米片具有多孔结构，可提升膜的渗透性；其片状结构与GO类似，有望与GO形成稳定的堆积结构。

近日，天津工业大学刘海亮副教授课题组提出了一种多孔石墨烯纳米片的可控合成方法，并设计制备了以多孔石墨烯为基体的超薄复合膜，为多孔石墨烯垂直纳米通道的可控构筑及其应用提供了一种创新和便捷的策略

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。

近日，新加坡南洋理工大学王蓉教授团队（新加坡膜技术中心）概述了一系列纳米通道的进展，包括水通道蛋白、柱[5]芳烃、I-quartets、不同类型的纳米管及其孔蛋白、石墨烯基材料、金属和共价有机框架、多孔有机笼、MoS2和 MXenes，并对它们的潜力进行了比较。

第一作者：Radovan Kukobat 通讯作者：Katsumi Kaneko 通讯单位：信州大学 论文DOI：https://doi.org/10.1126/sciadv.abl3521 全文速览   设计用于清洁能源应用的、可以从甲烷和轻烃中有效分离氢气…