新聞網(wǎng)訊 近日，我校國家雜化材料技術(shù)國際聯(lián)合研究中心（國家級“一中心兩基地”）/雜化材料研究院在國際頂級期刊《ACS Nano》發(fā)表題為“BioinspiredGraphene Oxide Membranes withpH-Responsive Nanochannels for High-Performance Nanofiltration”的封面研究論文（該期刊為中科院分區(qū)1區(qū)TOP期刊，自然指數(shù)期刊，影響因子為15.881）。報道了該中心在碳基雜化納濾膜領(lǐng)域采用納米限域空間調(diào)控傳質(zhì)的原創(chuàng)性成果。該項研究工作的第一作者為材料科學與工程學院碩士研究生張志杰（指導教師：黃林軍），通訊作者為我校黃林軍教授、唐建國教授和美國加州大學洛杉磯分校的Jun Chen教授。青島大學為第一通訊單位。
在膜分離領(lǐng)域，如何平衡膜的選擇性和滲透性是該領(lǐng)域在國際上的一個難題。本研究工作，通過調(diào)控交聯(lián)分子尺寸和構(gòu)像變化，實現(xiàn)氧化石墨烯片層層間距和表面電荷的可控調(diào)節(jié)，以達到精確設(shè)計內(nèi)限域傳質(zhì)納米通道的目的，有望打破膜技術(shù)的離子選擇性和滲透性的博弈效應(yīng)（trade-off）效應(yīng)，獲得高性能的納濾膜。該研究構(gòu)筑具有尺寸和電荷雙效應(yīng)協(xié)同作用的氧化石墨烯雜化納濾膜，然后測試其水滲透和分離性能，并研究pH響應(yīng)特性下氧化石墨烯雜化納濾膜的門控性能，最后在實驗的基礎(chǔ)上提出關(guān)于膜內(nèi)納米通道傳輸機制的合理解釋。通過調(diào)控納米通道尺寸和靜電相互作用的協(xié)同效應(yīng)使氧化石墨烯雜化膜具有可逆的門控規(guī)律，增強的滲透性和分子分離性能顯示其在高性能納濾領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值。同時，該成果為設(shè)計和構(gòu)建具有可控pH響應(yīng)門控特性的氧化石墨烯雜化納濾膜提供深刻見解，表明納濾膜在廣泛應(yīng)用中的巨大進步。論文的主要創(chuàng)新點如下：（1）通過設(shè)計GO和GO-PEI不同的組分比對氧化石墨烯雜化膜的納米通道尺寸和表面電荷進行調(diào)控，基于尺寸篩分和電荷選擇雙效應(yīng)的協(xié)同作用，制備出具有快速水滲透和高分離性能的氧化石墨烯雜化納濾膜；（2）通過測試展現(xiàn)了氧化石墨烯雜化納濾膜的pH響應(yīng)門控性能，并通過實驗驗證了膜內(nèi)納米通道尺寸和表面電荷隨pH的變化對傳質(zhì)行為的影響機理。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02719
魯公網(wǎng)安備 37021202000856號 
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