在过去的十年中，薄膜纳米复合膜(TFN)被广泛应用于海水淡化和废水处理。目前报道最多的TFN膜中的纳米通道缺乏足够的观察证据。我们对含有二维(2D) MXene纳米片的TFN膜进行了系统的研究，并提供了纳米片周围聚酰胺层中存在纳米空洞的证据。纳米孔隙作为水的纳米通道，使膜的通透性比空白膜显著提高2.8倍。MXene聚酰胺膜对Na₂SO₄的去除率高达96.4%，在海水淡化中具有明显的优势。纳米通道的大小与MXene纳米片的数量、大小和铺展性相关。如果有相当数量和大小的纳米片，且分布均匀，则可以形成较大的水纳米通道。在持续压力环境下，纳米通道保持完整，膜在不同压力下保持了优异的渗透性。该工作可以为TFN膜内部纳米通道的生成提供一个视角，并优化纳米通道以提供更好的脱盐性能
 
图1. 含水纳米通道MXene聚酰胺膜的制备工艺。
 
图2. TFC和MXene-聚酰胺膜的透水性和Na₂SO₄去除率。
 
图3. MXene添加量为0-200 ppm时MXene-聚酰胺膜的表面形貌。
 
图4. 添加0-200ppm MXene时，MXene-聚酰胺膜的AFM形貌。
 
图5. 0-200 ppm的MXene时PA层的横截面外观。
 
图6. (a−f)不同添加量的MXene膜的不同尺寸的TEM图。
 
图7. MXene和MXene-聚酰胺膜截面内纳米孔隙的统计结果。
  图8. 当加入100、140、200 ppm的MXene时，PA层中分散和聚集的纳米片形成不同大小的纳米通道。
 
图9. 当添加60、100和140 ppm的MXene时，不同尺寸的MXene纳米片在PA层中产生不同尺寸的纳米通道。
 
图10. 当加入0、100、200 ppm MXene时，无SDS表面活性剂的PA层中出现纳米通道。

      相关科研成果由中国海洋大学环境科学与工程学院Kaisong Zhang等人于2023年发表在ACS Applied Nano Materials（https://doi.org/10.1021/acsanm.3c01337）上。原文：Water Nanochannels in MXene Polyamide Nanofltration。Membranes: Implications for Permeability。

转自《石墨烯研究》公众号