莱斯大学Jun Lou WeipengWang组--高性能分级纳米结构的氧化石墨烯/共价有机骨架杂化膜用于稳定的有机溶剂纳米过滤

石油化工、制药和炼油行业对稳定的纳滤膜具有极高的有机溶剂耐受性和苛刻的化学环境的要求。作为有前途的纳滤膜候选材料，氧化石墨烯层状膜在实际应用条件下通量低且不稳定。据报导，掺入额外的纳米孔是改善溶剂运输同时实现有效分子筛的有效方法。在本文中，作为概念证明，我们通过嵌入基于亚胺的COF纳米颗粒，设计并制备了分层的纳米结构（即具有纳米孔、微孔、中孔）的氧化石墨烯/共价有机骨架（GO/COF）杂化膜。具有内部中空结构和面内纳米孔（1.8 nm）以及丰富的边缘官能团的基于亚胺的COF纳米颗粒变得超亲水，为GO基质中的水和有机溶剂分子提供了额外的快速传输纳米通道。分层的纳米结构GO/COF杂化膜在1 bar的压力下显示出优良的水（59 L m^-2 h^-1 bar^-1）和有机溶剂（分别为60和51 L m^-2 h^-1 bar^-1的甲醇和乙醇）渗透通量，在乙醇溶剂中的亚甲基蓝（320 g/mol）和刚果红（697 g/mol）的有机染料排斥率分别为99％和99.82％。此外，插入COF可以大大减少GO基质的溶胀，从而在暴露于水以及强酸/强碱溶液时增强膜的稳定性，从而在长期（48 h）操作中实现较高的过滤性能。

Figure 1. 合成的COF纳米颗粒的表征

Figure 2. 分层纳米结构GO/COF杂化膜的表征

Figure 3. GO/COF膜的渗透通量增加

Figure 4. 全面的纳滤性能

Figure 5. 膜的稳定性

相关研究成果于2020年由莱斯大学Jun Lou和Weipeng Wang课题组，发表在Applied Materials Today（doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100791）上。原文：High performance hierarchically nanostructured graphene oxide/covalent organic framework hybrid membranes for stable organic solvent nanofiltration。