《Nano Lett.》：化学层压的氧化石墨烯/酚醛树脂纳米筛复合膜用于高效海水淡化

Chemically Laminating Graphene Oxide Nanosheets with Phenolic Nanomeshes for Robust Membranes with Fast Desalination

Qianqian Lan, Chao Feng, Zicheng Wang, Le Li, Yong Wang*, and Tianxi Liu*

Nano Lett. 2021, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02683

氧化石墨烯（GO）具有原子级厚度、丰富的含氧官能团以及良好的机械稳定性等优点，可用于构建超薄且坚固的层压膜并用于超快选择性水/离子分离。然而，水分子过度嵌入GO纳米通道内导致溶胀效应扩大层间距，降低GO膜的离子选择性，阻碍了GO膜的进一步发展和脱盐应用。在GO膜中引入多孔纳米片并增强层间相互作用是提高GO膜分离性能与稳定性的有效策略。

鉴于此，江南大学刘天西教授和南京工业大学汪勇教授报道了通过化学层压策略，采用二维多孔酚醛树脂纳米片（酚醛树脂纳米筛）提高GO膜稳定性与海水淡化性能的研究。酚醛树脂纳米筛具有贯穿平面的纳米孔道，可增加并缩短水通道；GO与酚醛树脂纳米筛通过酯键合，相邻酚醛树脂纳米筛通过亚甲基键合，可使层间距减小至6.4 Å。因此，膜的水渗透性高达165.6 L/(m²·h·bar)，对Na₂SO₄的截留率高达97 %，并具有优异的稳定性。通过改变纳米片的负载量和质量比可对膜的分离性能进行进一步调节。这项工作提供了一种简单的策略，将贯穿平面的纳米孔道引入到GO膜中以实现快速脱盐，并展示了化学连接效应在控制层间距中的作用。此外，该策略有望用于其它二维材料基纳米通道的设计，以提高其性能。江南大学博士后兰倩倩为文章的第一作者。

GO/酚醛树脂纳米筛膜的结构和分离性能示意图