石墨烯基膜是分离污染物和离子有前途的材料。其中，氧化石墨烯(GO)膜由于其独特的纳米通道而被广泛研究。GO膜的特征纳米通道可以通过插入阳离子来控制，从而抑制扩散过程中其他离子的迁移。为了在压力辅助过滤过程中维持定制的纳米通道，必须保留插入的阳离子。在此，与钾离子紧密结合的二苯并-18-冠-6分子(DB18C6)插入到GO纳米薄片中，以防止在分离过程中钾离子从纳米通道漏出。与未处理的GO膜相比，钾离子和DB18C6之间的复合物形成了GO纳米通道之间的亚纳米通道，从而控制了盐的排斥率以及水分子的渗透，并选择性地抑制了Na⁺离子的转运。制备的GO@Crown复合膜在终端过滤过程中，表现出优异的NaCl排斥率(高达60%)、透水率(3.11-8.86 LMH bar⁻¹)、Na⁺排斥率(高达62.5%)以及优异的Na₂SO₄排斥率(高达88%)。分子动力学计算GO@Crown复合膜的可调层间距以及GO层之间冠醚的可能构型，从而支持实验结果。
 
 Figure 1. A) GO@Crown膜图片和GO@Crown膜的纳米通道方案。B)二苯并-18-冠-6分子(黑色)、GO(红色)和GO@Crown20(蓝色)的FT-IR光谱。C) GO、GO@Crown5、GO@Crown10、GO@Crown20的SEM图。
 
 
Figure 2. A)通过真空过滤和其他工艺制备复合膜的原理图。基于制备各阶段的纯净GO和复合膜的XRD光谱：B)真空过滤后，C)压力辅助压实后，D) K⁺离子处理完成后。
 
 
Figure 3. GO和GO复合膜的脱盐性能。A)通过纯净的GO，GO @ Crown5，GO@Crown10和GO @ Crown20膜对Na ⁺离子和NaCl的排斥率，以及复合膜对NaCl溶液的透水性。B）通过GO复合膜的Na₂SO₄排斥率和透水性。


Figure 4. A)用纯净的GO和GO@Crown20插层钾–DB18C6复合物的稳定性测试。B)通过NaCl和K₂SO₄溶液渗透的ICP-OES分析，分析纯净GO和GO复合膜的Na⁺排斥率。
 
 
Figure 5. A) MD模拟生成DB18C6分子的多层氧化石墨烯膜的原子结构。B)模拟系统的层间间距。C)体系中GO层DB18C6分子的吸附能。D)体系中GO层对K⁺离子的吸附能。
 
 
Figure 6. A) GO层和DB18C6之间水分子和离子的三种可能的渗透途径。B) GO@Crown复合膜之间可能的纳米通道侧视图。
 
      相关研究成果于2020年由韩国高等科学技术学院Eun Seon Cho课题组，发表在Adv. Mater. Interfaces (DOI: 10.1002/admi.201901876)上。原文：Design of Sub-Nanochannels between Graphene Oxide Sheets via Crown Ether Intercalation to Selectively Regulate Cation Permeation