石油化工、制藥和煉油行業(yè)對(duì)穩(wěn)定的納濾膜具有極高的有機(jī)溶劑耐受性和苛刻的化學(xué)環(huán)境的要求。作為有前途的納濾膜候選材料，氧化石墨烯層狀膜在實(shí)際應(yīng)用條件下通量低且不穩(wěn)定。據(jù)報(bào)導(dǎo)，摻入額外的納米孔是改善溶劑運(yùn)輸同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效分子篩的有效方法。在本文中，作為概念證明，我們通過(guò)嵌入基于亞胺的COF納米顆粒，設(shè)計(jì)并制備了分層的納米結(jié)構(gòu)（即具有納米孔、微孔、中孔）的氧化石墨烯/共價(jià)有機(jī)骨架（GO/COF）雜化膜。具有內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)和面內(nèi)納米孔（1.8 nm）以及豐富的邊緣官能團(tuán)的基于亞胺的COF納米顆粒變得超親水，為GO基質(zhì)中的水和有機(jī)溶劑分子提供了額外的快速傳輸納米通道。分層的納米結(jié)構(gòu)GO/COF雜化膜在1 bar的壓力下顯示出優(yōu)良的水（59 L m
-2 h
-1 bar
-1）和有機(jī)溶劑（分別為60和51 L m
-2 h
-1 bar
-1的甲醇和乙醇）滲透通量，在乙醇溶劑中的亞甲基藍(lán)（320 g/mol）和剛果紅（697 g/mol）的有機(jī)染料排斥率分別為99％和99.82％。此外，插入COF可以大大減少GO基質(zhì)的溶脹，從而在暴露于水以及強(qiáng)酸/強(qiáng)堿溶液時(shí)增強(qiáng)膜的穩(wěn)定性，從而在長(zhǎng)期（48 h）操作中實(shí)現(xiàn)較高的過(guò)濾性能。
Figure 1. 合成的COF納米顆粒的表征
Figure 2. 分層納米結(jié)構(gòu)GO/COF雜化膜的表征
Figure 3. GO/COF膜的滲透通量增加
Figure 4. 全面的納濾性能
Figure 5. 膜的穩(wěn)定性
相關(guān)研究成果于2020年由萊斯大學(xué)Jun Lou和Weipeng Wang課題組，發(fā)表在Applied Materials Today（doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100791）上。原文：High performance hierarchically nanostructured graphene oxide/covalent organic framework hybrid membranes for stable organic solvent nanofiltration。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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