通过表面氨基功能化加强石墨烯氧化物膜的离子选
Yijun Qian1, Jing Shang2, Dan Liu1
1Deakin University, Institute for Frontier Materials, Waurn Ponds Campus, Locked Bag 20000, Geelong, Victoria 3220, Australia.
Journal of the American Chemical Society
|March 24, 2021
概括
功能化石墨烯氧化物膜 (FGOM) 提供了增强的淡化水. 血处理提高了离子选择性和水流量,从而有效地从盐水中提取淡水.
科学领域:
- 材料科学
- 纳米技术
- 环境科学
背景情况:
- 通过有效的离子排斥,二维 (2D) 纳米材料膜有望解决全球淡水危机.
- 由于在精确的d间隔控制方面存在困难,在亚纳米2D纳米材料膜中实现高选择性和透性仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发功能化石墨烯氧化物膜 (FGOM),增强金属离子选能力,以改善水淡化.
- 通过等离子处理对氧化石墨烯膜 (GOMs) 的功能化的影响.
主要方法:
- 使用一步控制的等离子处理来引入功能 (胺和极化原子) 的FGOM.
- 通过基于金属离子和原子之间的结合能计算,研究了离子选择性的机制.
- 制造的50nm厚度的超薄FGOM.
主要成果:
- FGOM 具有显著增强的单/双价离子选择性 (在单溶液和二元溶液中分别高达 90 和 28.3),比 GOM 高出 10 倍.
- 第一原理计算证实,离子选择性是由金属离子和极化原子之间的结合能差异驱动的.
- 超薄的FGOM实现了高水流量 (120 mol m-2 h-1),几乎有99.0%的NaCl排斥,从而产生约4.31 × 103的超高水/盐选择性.
结论:
- 简单的等离子处理为2D纳米材料膜提供了有效的功能化策略,用于水净化等特定应用.
- 开发的FGOM显示了可持续水淡化和离子分离的有希望的途径,提供了高性能和效率.
- 这种方法为2D纳米材料膜的定制提供了一个新的方法,用于先进的分离目的.
