氧化石墨烯（GO）層狀膜具有快速的水輸運納米通道，在選擇性分離水分子方面具有廣闊的前景，但膜表面的水捕獲能力限制了分離性能。這里，通過自下而上的方法，使用結構可調的單寧酸（TA）納米聚集體作為構建模塊，在GO層狀膜上功能化了水捕獲層，獲得了異質結構GO膜應用于酒精脫水。TA層表面的富氧官能團可從乙醇水溶液中捕獲水，其表面水捕獲能力增強至309％。通過調節(jié)TA納米聚集體的聚集結構和組裝過程，可以控制其表面水捕獲能力。結合增強的表面水捕獲能力和GO的快速水輸運納米通道，對于正丁醇脫水時，最優(yōu)的異質結構GO膜表現(xiàn)出高的滲透通量達9988 g m-2 h-1，較高的分離因子達4424。
Figure 1.（a）TA–GO/PTFE膜的制造和結構示意圖。（b）TA5涂層-GO/PTFE和原始的GO/PTFE膜的表面AFM圖像。（c）高度情況。（d）TA5-GO/PTFE膜的高分辨率橫截面TEM圖像。（e）TA5涂層的高分辨率橫截面TEM圖像。
Figure 2.（a）TA5-GO/PTFE膜的橫截面SEM圖像。（b-c）元素分布。（d）TA–GO膜，GO膜和TA粉的FTIR光譜。（e）GO，TA5-GOTA7-GO和TA9-GO膜的拉曼光譜。（f）TA-GO，GO和TA水溶液的紫外-可見光譜。
Figure 3.（a）GO/PTFE（b）TA5-GO/PTFE，（c）TA7-GO/PTFE和（d）TA9–GO/PTFE膜的AFM圖像，示意圖和SEM圖像。（e）XPS光譜和（f）高分辨率C 1s XPS光譜。
Figure 4.（a）不同膜的水接觸角和表面zeta電位。（b）不同膜的分子捕獲能力。（c）不同膜在不同的溶劑中的層間距。（d）單組分溶劑滲透通量比較。
該研究工作由天津大學Zhongyi Jiang和Fusheng Pan課題組于2021年發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Heterostructured graphene oxide membranes with tunable water-capture coatings for highly selective water permeation。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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