Недавно Национальный международный совместный исследовательский центр технологии гибридных материалов Университета Циндао («Один центр, две базы» Национального   уровня ) / Научно-исследовательский институт гибридных материалов опубликовали научную статью на обложке под названием «BioinspiredGraphene Oxide Membranes withpH-Responsive Nanochannels for High-Performance Nanofiltration» в ведущем международном журнале «ACS Nano» (Данный журнал является ТОП-журналом в округе 1 Китайской академии наук, журналом Natural Index с импакт-фактором 15,881.) Сообщается об оригинальных результатах Центра о регулировании массопереноса с использованием наноограниченного пространства в области гибридных нанофильтрационных мембран на основе углерода. Первым автором данной научной работы является аспирант института материаловедения и инженерии Чжан Чжицзе (научный руководитель: Хуан Линьцзюнь), а авторами-корреспондентами - профессор Хуан Линьцзюнь и профессор Тан Цзяньго из Университета Циндао и профессор Цзюнь Чэнь из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе США. Первым корреспондентом является Университет Циндао.

В области мембранного разделения уравновешивание селективности и проницаемости мембран является международной сложной задачей в этой области. В данной работе контролируемая регулировка расстояния между слоями и заряда поверхности хлопьев оксида графена достигается путем модуляции размера и конформационных изменений сшитых молекул с целью точного проектирования наноканалов с внутренним доменным ограничением массопереноса, что, как ожидается, позволит устранить эффект компромисса между ионной селективностью и проницаемостью в мембранной технологии и получить высокоэффективные нанофильтрационные мембраны. В данном исследовании создаются гибридные нанофильтрационные мембраны на основе оксида графена с синергетическим двойным эффектом размера и заряда, затем проверяются их проницаемость и эффективность разделения воды, исследуются характеристики затворения гибридных нанофильтрационных мембран на основе оксида графена при pH-чувствительных характеристиках, и, наконец, на основе экспериментов предлагается правдоподобное объяснение механизма внутримембранного наноканального транспорта. Благодаря синергетическому эффекту регулирования размера наноканалов и электростатического взаимодействия гибридная мембрана из оксида графена имеет обратимый закон селекции, а повышенная проницаемость и эффективность молекулярного разделения показывают ее потенциальную ценность для применения в области высокоэффективной нанофильтрации. В то же время данные результаты дают глубокое редставление о проектировании и создании гибридных нанофильтрационных мембран на основе оксида графена с контролируемыми характеристиками затворения рН, что указывает на большие успехи в создании нанофильтрационных мембран для широкого спектра применений. Основные новинки работы: (1) путем разработки различных соотношений компонентов GO и GO-PEI для регулирования размера наноканалов и поверхностного заряда гибридных мембран на основе оксида графена и на основе синергии двойного эффекта просеивания размера и выбора заряда были получены гибридные нанофильтрационные мембраны на основе оксида графена с быстрой проницаемостью воды и высокой эффективностью разделения; (2) эффективность pH-ответа гибридных нанофильтрационных мембран на основе оксида графена была продемонстрирована с помощью испытаний, а механизмы влияния размера наноканалов и заряда поверхности в зависимости от рН на поведение массопереноса в мембранах был экспериментально проверен.

Ссылки на работу: https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02719