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北京理工大学Kening Sun课题组--具有增强水净化性能的二维MXene掺入氧化石墨烯复合膜
       氧化石墨烯(GO)膜在水性应用(例如水处理)中的不稳定性和低渗透性的局限性代表了其广泛应用的重大障碍。在本文中,我们描述了一种基于GO和MXene的新型复合膜的开发和测试。GO/MXene膜的独特异质结构在底物排斥和渗透性方面表现出协同效应,其随GO和MXene的相对比例而变化。由于其有利的二维(2D)层间通道和亲水性,与参考GO膜(6.5 L m-2 h-1. bar-1)在相同的实验条件下进行比较,GO/MXene质量比为1/4的复合膜(约550 nm)表现出更大的水通量(71.9 L m-2 h-1. bar-1)。而且,复合膜在水中超过一个月,显示出优异的稳定性。发现常见的小分子有机染料(NR、MB、CV、BB)的排斥率超过99.5%,并且在原水中的两种代表性类型的天然有机物(HA和BSA)具有相似的优异去除效率。与参比GO膜相比,GO/MXene复合膜的水通量更高,这主要归因于膜的层间间距适度增加和含氧官能团的减少。
 
 
Figure 1. GO/MXene复合膜的制造工艺示意图(a)。GO和MXene纳米片的特性:GO(b)和MXene(c)的XRD光谱,插图为相应的拉曼光谱;GO(d)和MXene(e)的AFM分析。
 

Figure 2. (a)质量比为1/1的GO/MXene复合膜的横截面,(b)GO的表面,(c)GO/MXene的表面和(d)MXene膜的SEM图像(比例尺,1μm)。
 
 
Figure 3. GO/MXene复合膜的理化特性:(a)水接触角的变化;(b)随着MXene含量的增加,GO/MXene膜的红外光谱;随着MXene含量的增加,GO/MXene膜在干态(c)和湿态(d)的XRD分析。
 
 
Figure 4. GO/MXene复合膜的过滤性能
 
      相关研究成果于2020年由北京理工大学Kening Sun课题组,发表在Journal of Membrane Science上。原文:Two-dimensional MXene incorporated graphene oxide composite membrane with enhanced water purification performance。

转自《石墨烯杂志》公众号

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