具有良好物理化学性质的基材对于最大限度地减少正向渗透（FO）过程中令人不快的内部浓度极化现象至关重要。本研究首次采用点击化学和可逆加成-碎裂链转移聚合相结合的方法制备了不同重量比的氧化石墨烯-接枝-聚（2-羟基乙基甲基丙烯酸酯）（GO-g-PHEMA，GP）纳米片。然后， 利用GP改性聚砜（PSf）衬底制备了高效薄膜纳米复合（TFN）FO膜.采用多种表征方法系统研究了结构参数和GP浓度对基体和聚酰胺（PA）活性层性能的影响。结果表明， GP改性PSf基底的形貌多孔性， 基体的纯水通量、表面亲水性和平均孔径均有显著改善.此外，与基线PSf基TFC膜相比，基于GP/PSf的TFN膜显示出更厚、更粗糙和更可渗透的PA活性层。在TFN-FO膜的情况下，透水率明显提高，结构参数有效下降。此外，FO性能显著提高（例如，在PRO/FO配置下，TFN-GP210.4的水通量达到32.6/15.6 LMH）。结果表明，0.4 wt %的GP21纳米填料（GO/PHEMA比为2：1）为最佳共混浓度。此外，改性膜在里海海水淡化中表现出明显的性能。
 
图1.（A）制备PHEMA接枝GO纳米片的合成方案。（B）（a） FTIR，（b） TGA，（c） XRD 和 （d） GO 和 GP 纳米片的 SEM 表征。
 
图2.纳米复合膜的FO性能随纳米填料类型的变化。
 
图3.用不同纳米填料修饰的底物和TFN膜的形态。
 
图4.（a）WCA和孔隙率以及（b）作为纳米填料浓度的纳米复合基板的PWP和孔径。
 
图5.（a） 各种基质的交叉、底部和顶部形态。（b） EDX分析和（c）基板顶部和底部表面的照片。
 
图6.（a）不同纳米复合膜中的PA薄膜形态，（b）厚度和（c）粗糙度。
 
图7.（a）水通量，（b）反盐通量，以及（c）不同TFN膜在FO和PRO模式下的选择性。
 
图8.（a） 水通量作为DS浓度的函数和（b）TFC和TFN-GP²¹_0.4在里海海水淡化中的性能。
 
     相关研究成果由德黑兰大学Alireza Shakeri等人2022年发表在ACS Applied Polymer Materials (https://doi.org/10.1021/acsapm.2c01266)上。原文：Polymer-Grafted Graphene Oxide as a High-Performance Nanofiller for Modification of Forward Osmosis Membrane Substrates。

转自《石墨烯研究》公众号