纳米薄膜的层层组装具有匹配的尺寸和形状,比纳米薄膜聚合物组装更稳定的膜结构
Monong Wang1, Young-Jin Song1, Wenli Jiang1
1Department of Civil and Environmental Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, United States.
ACS applied materials & interfaces
|May 8, 2024
概括
使用2D纳米板进行层次组装,可以创建比聚合物基膜更稳定的膜. 这种MoS2-PrGO膜在先进的分离应用中表现出更好的抗胀和过性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 膜科学 膜科学 膜科学
背景情况:
- 层层组装 (LbL) 是创建2D纳米板膜的常见方法.
- 这些膜通常使用纳米薄膜和聚合物聚电解质,形成一个纳米薄膜-聚合物结构.
研究的目的:
- 为了调查是否使用具有相似物理性质的2D纳米板对聚离子和聚离子来提高纳米结构的秩序和稳定性.
- 为了比较纳米板-纳米板膜与纳米板-聚合物膜的性能.
主要方法:
- 组装负电荷的二硫化物 (MoS2) 纳米片与正电荷的氧化石墨烯 (PrGO) 纳米片或正电荷的聚合物 (PDDA) 纳米片.
- 利用圆测量和石英晶体微平衡与消散来测量膜性质.
- 采用X射线光电子光谱和X射线衍射用于结构和组成分析.
主要成果:
- 与MoS2-PDDA (纳米板聚合物) 相比,MoS2-PrGO (纳米板-纳米板) 膜在离子溶液中胀率降低了60%.
- 在干燥后,MoS2-PrGO膜保持了透性,而由于重新堆积,MoS2-PDDA的透性降低了40%.
- MoS2-PrGO膜显示出更有序的,层叠结构,组成过渡更清晰.
结论:
- 组装具有匹配性质的2D纳米板 (MoS2-PrGO) 会比纳米板聚合物组件产生更一致的结构.
- 这种改进的结构导致高盐度下减少胀,控制重叠,并提高分离性能.
- 与传统的纳米板聚合物膜相比,纳米板-纳米板膜提供了更高的稳定性和过效率.
