碳纳米材料的坚固性及其超高渗透性在分离过程中引起了极大的研究兴趣。然而，氧化石墨烯薄膜（GOms）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。这里，呈现了一种高度稳定的和超渗透性的沸石咪唑盐骨架-8（ZIF-8）-纳米晶体杂化的GOm（GO/ZIF-8），先采用冰模板法，随后在纳米片边缘原位生长ZIF-8晶体制备得到纳滤复合膜。 ZIF-8在微孔缺陷中的选择性生长，使其层间间距变大，同时还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。采用低场核磁共振表征了该纳滤复合膜的多孔结构，并确认ZIF-8的特定生长。这种调节膜微结构的技术为开发下一代纳滤膜提供了重要的指导意义。
 
  
Figure 1. ZIF-8@f-Gom的制备和表征。a，ZIF-8@f-GOm制备示意图。b–d，SEM横截面。e，不同样品的XRD图。f，放大的SEM图（左）和对应于不同深度时的Zn 元素的高分辨率XPS光谱。G不同样品的电子衍射图。
 
  
Figure 2. GO基膜的孔结构和ZIF-8生长机理。a-b，Brunauer–Emmett–Teller吸附等温线，c，CO2分子探测到的孔径分布。d，1H时域核磁共振光谱。e，精确控制ZIF-8纳米颗粒在GO纳米通道边缘生长位置的策略示意图。
 
  
Figure 3. 错流条件下GO基膜的纳滤性能。a-b，GO基膜渗透性的长期稳定性。c，水渗透性和MB阻隔。d，MB阻隔率和水渗透性与文献进行比较。e，水流量与工作压力之间的关系。
 
  
Figure 4. ZIF-8@f-Gom分离机制示意图。a，1H时域核磁共振谱图。b，ZIF-8@f-GOm分离机理示意图和跨膜的水传输过程。c，GOm，f-GOm和ZIF-8@f-GOm表面的动态水接触角。d，GO基膜表面电荷的近似值。e，中性电荷有机分子的分离过程。
  
      该研究工作由北京工业大学安全福教授与美国耶鲁大学Menachem Elimelech 等人，于2020年发表在Nat. Nanotechnol.期刊上。原文：Graphene oxide membranes with stable porous structure for ultrafast water transport。

转自《石墨烯杂志》公众号