石油化工、制藥和煉油行業(yè)對穩(wěn)定的納濾膜具有極高的有機溶劑耐受性和苛刻的化學環(huán)境的要求。作為有前途的納濾膜候選材料，氧化石墨烯層狀膜在實際應用條件下通量低且不穩(wěn)定。據(jù)報導，摻入額外的納米孔是改善溶劑運輸同時實現(xiàn)有效分子篩的有效方法。在本文中，作為概念證明，我們通過嵌入基于亞胺的COF納米顆粒，設計并制備了分層的納米結構（即具有納米孔、微孔、中孔）的氧化石墨烯/共價有機骨架（GO/COF）雜化膜。具有內(nèi)部中空結構和面內(nèi)納米孔（1.8 nm）以及豐富的邊緣官能團的基于亞胺的COF納米顆粒變得超親水，為GO基質(zhì)中的水和有機溶劑分子提供了額外的快速傳輸納米通道。分層的納米結構GO/COF雜化膜在1 bar的壓力下顯示出優(yōu)良的水（59 L m
-2 h
-1 bar
-1）和有機溶劑（分別為60和51 L m
-2 h
-1 bar
-1的甲醇和乙醇）滲透通量，在乙醇溶劑中的亞甲基藍（320 g/mol）和剛果紅（697 g/mol）的有機染料排斥率分別為99％和99.82％。此外，插入COF可以大大減少GO基質(zhì)的溶脹，從而在暴露于水以及強酸/強堿溶液時增強膜的穩(wěn)定性，從而在長期（48 h）操作中實現(xiàn)較高的過濾性能。
Figure 1. 合成的COF納米顆粒的表征
Figure 2. 分層納米結構GO/COF雜化膜的表征
Figure 3. GO/COF膜的滲透通量增加
Figure 4. 全面的納濾性能
Figure 5. 膜的穩(wěn)定性
相關研究成果于2020年由萊斯大學Jun Lou和Weipeng Wang課題組，發(fā)表在Applied Materials Today（doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100791）上。原文：High performance hierarchically nanostructured graphene oxide/covalent organic framework hybrid membranes for stable organic solvent nanofiltration。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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