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《Compos. Commun.》:具有三元通道的多孔还原氧化石墨烯/酚醛树脂纳米片复合膜用于快速水传输
江南大学化学与材料工程学院 / 时间:2022-06-24 10:20:24

江南大学6月23日讯: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。

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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具有三元水通道的rGO/酚醛树脂纳米片复合膜示意图