氧化石墨烯(GO)納米片上的氧官能團對基于GO的層狀膜的性能具有重要作用。這些基團對水和極性環(huán)境中納米通道間距、靜電排斥和傳輸阻力的影響已得到廣泛認可。在這項工作中，橄欖的抗氧化特性Olea europaea被用來逐漸減少GO，并系統(tǒng)地監(jiān)測了漸進式脫氧對GO膜特性的影響。以這種方式優(yōu)化反應過程能夠制造出具有增強分子篩分特性的超快膜。由水滲透率為 60.4±2.8 L·m
-2·h
-1·bar
-1的液晶多酚-GO分散體制備的超薄（~30 nm厚）膜與 GO 膜（水滲透率為10 ± 3.4 L ·m
−2·h
−1·bar
−1)。這與水合半徑大于5.0 Å的甲基橙等探針的分子篩分特性增強了>90%以及在錯流過濾測試中的穩(wěn)定性相結合，其中與GO相比，玫瑰紅（974 Da）在100小時內(nèi)保持>90%，在相同的時間內(nèi)低于50%的保留率。這種改進歸因于氧官能團的喪失和多酚與GO納米片的交聯(lián)連接。該結果將有助于對新型仿生復合膜的設計產(chǎn)生新的理解。
圖 1. ZERS的配方和隨后通過凹版印刷制造的膜的照片。
圖 2. (a)多酚-GO 水分散體的紫外-可見光譜。 (b) FTIR光譜。 (c) XPS調(diào)查掃描之前 (GO) 和之后 (多酚-GO) 通過橄欖提取物在 70℃下還原30、60、90、120、150和960分鐘（=16 小時）。
圖 3. 橄欖多酚提取物還原 (a) 環(huán)氧基、(b) 羥基和 (c) 羰基所涉及的可能的反應機制。
圖 4. GO和ZERS分散體的流動特性和相行為。 (a)穩(wěn)態(tài)剪切測量和零剪切粘度（插圖），（b）GO和（c）ZERS（含有10 mg/mL GO和1 mg/mL多酚）分散體的偽彩色偏振光顯微照片。
圖 5. GO、ZERS膜和ZERM的滲透和保留行為。 (a)厚度約為 34 nm的PVDF支撐的 ZERS 膜的橫截面SEM顯微照片（比例尺為 400 nm）。 (b)在ZERS還原90分鐘和 ZERM 還原120分鐘時觀察到具有最佳滲透選擇性的 ZERS 膜（填充子彈）和 ZERM（空子彈）的水滲透率（黑色數(shù)據(jù)點）和 TA 保留率（紅色數(shù)據(jù)點）。 (c)最佳 ZERS（黑色）、最佳ZERM（藍色）和 GO（紅色）的水通量與施加的跨膜壓力。 (d) 最佳 ZERS（黑色圓圈）、最佳 ZERM（藍色菱形）和 GO（紅色方塊）的具有不同電荷和尺寸的探針分子的保留性能作為水合半徑的函數(shù)。帶橫劃線的符號代表帶負電的探針，帶內(nèi)十字的符號代表帶正電的探針，空符號代表帶中性電的探針。
圖 6. (a)干態(tài)ZERS的XRD圖。 (b)濕態(tài) ZERS 膜的XRD圖。 (c)層間距離隨干態(tài)（黑色方塊）和濕態(tài) ZERS（紅色圓圈）還原時間增加。
圖 7. (a) 層間距為7.2 Å的干GO膜。 (b)層間距為8.1 Å的干GO膜。 (c)具有膨脹夾層的濕GO膜的納米通道示意圖 11.8 Å，其中水分子聚集在親水域周圍并通過膜緩慢傳輸。 （d）多酚rGO膜，層間距離為10.1 Å，具有低摩擦流和快速水傳輸。
圖 8. 最佳 ZERS（70 ℃- 90min）和未改性GO膜的長期錯流性能。
相關科研成果由莫納什大學Sally EI Meragawi和Abozar Akbari等人于2021年發(fā)表在Sustainable Chemistry & Engineering（https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c03192）上。原文：High-Performance Nanofiltration Membranes from Polyphenol–Graphene Oxide Liquid Crystals Prepared Using Natural Extract。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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