北京理工大学Kening Sun课题组--具有增强水净化性能的二维MXene掺入氧化石墨烯复合膜

氧化石墨烯（GO）膜在水性应用（例如水处理）中的不稳定性和低渗透性的局限性代表了其广泛应用的重大障碍。在本文中，我们描述了一种基于GO和MXene的新型复合膜的开发和测试。GO/MXene膜的独特异质结构在底物排斥和渗透性方面表现出协同效应，其随GO和MXene的相对比例而变化。由于其有利的二维（2D）层间通道和亲水性，与参考GO膜（6.5 L m^-2 h^-1. bar^-1）在相同的实验条件下进行比较，GO/MXene质量比为1/4的复合膜（约550 nm）表现出更大的水通量（71.9 L m^-2 h^-1. bar^-1）。而且，复合膜在水中超过一个月，显示出优异的稳定性。发现常见的小分子有机染料（NR、MB、CV、BB）的排斥率超过99.5％，并且在原水中的两种代表性类型的天然有机物（HA和BSA）具有相似的优异去除效率。与参比GO膜相比，GO/MXene复合膜的水通量更高，这主要归因于膜的层间间距适度增加和含氧官能团的减少。

Figure 1. GO/MXene复合膜的制造工艺示意图（a）。GO和MXene纳米片的特性：GO（b）和MXene（c）的XRD光谱，插图为相应的拉曼光谱；GO（d）和MXene（e）的AFM分析。

Figure 2. （a）质量比为1/1的GO/MXene复合膜的横截面，（b）GO的表面，（c）GO/MXene的表面和（d）MXene膜的SEM图像（比例尺，1μm）。

Figure 3. GO/MXene复合膜的理化特性：（a）水接触角的变化；（b）随着MXene含量的增加，GO/MXene膜的红外光谱；随着MXene含量的增加，GO/MXene膜在干态（c）和湿态（d）的XRD分析。

Figure 4. GO/MXene复合膜的过滤性能

相关研究成果于2020年由北京理工大学Kening Sun课题组，发表在Journal of Membrane Science上。原文：Two-dimensional MXene incorporated graphene oxide composite membrane with enhanced water purification performance。