学术前沿
北京工业大学安全福等人在Nature Nanotechnology发表最新成果！
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详细介绍
碳纳米材料的高稳定性及超高渗透性使其在纳滤膜应用领域引起了极大兴趣。然而，氧化石墨烯薄膜的微观结构不稳定，这种不稳定性会使其在错流和施加液压的条件下失效，使用寿命有限。
有鉴于此，北京工业大学安全福教授与美国耶鲁大学Menachem Elimelech 等人，设计了一种兼具高稳定性和超渗透性的层状GO/ZIF-8复合纳滤膜。
提出了一种高度稳定和超渗透的复合纳滤膜，该复合纳滤膜由有机金属框架(ZIF-8)纳米晶体与氧化石墨烯薄膜复合而成（ZIF-8@f-GOm）。该样品是利用冰模板，随后在纳米片边缘原位生长ZIF-8晶体制备得到纳滤膜。
图1. ZIF-8@f-GOm的制备与表征。
在微孔缺陷中生长的ZIF-8纳米晶具有双重作用：提高了骨架的稳定性，实现选择性的水-溶质分离。另外， ZIF-8纳米晶体起到机械支撑的作用，阻止了微孔孔隙的压缩，实现了纳滤膜结构在长期工作中保持良好的稳定性。
图2. 氧化石墨烯基膜的孔结构及ZIF-8生长机制的阐明。
ZIF-8在微孔缺陷中的选择性生长扩大了层间间距，同时也赋予了层状框架的机械完整性，从而产生了稳定的微观结构，能够在180 h内保持60 l m-2h-1 bar-1的透水性（比GOm高30倍)。此外，通过ZIF-8生长缓解微孔缺陷可将甲基蓝分子的选择性渗透提高六倍。
图3. 氧化石墨烯基膜的纳滤性能。
参考文献Zhang, WH., Yin, MJ., Zhao, Q. et al. Graphene oxide membranes with stable porous structure for ultrafast water transport. Nat. Nanotechnol. (2021).DOI: 10.1038/s41565-020-00833-9https://doi.org/10.1038/s41565-020-00833-9
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