浙江农林大学Liang Chen课题组--选择性还原氧化石墨烯膜中的环氧基以实现超高透水性

当除去环氧基而在GO薄片中保留羟基时，预计氧化石墨烯（GO）膜的渗透性会显着改善。但是，对于常规的还原方法，仍然难以实现对含氧基团的这种选择性还原。在本文中，我们展示了使用改性电子束辐照（EBI）精确选择性地还原低环氧含量但高羟基含量的GO薄片。值得注意的是，用还原的GO薄片（EBI-rGO）制备的膜具有92.7至267.1 L m^-2 h^-1 bar^-1的超高水渗透率，同时仍保持了两种染料（甲基蓝、对硝基苯胺和若丹明B）和多价金属离子（Fe³⁺、Pb²⁺、Cu²⁺）的有效排斥率。理论计算表明，通过使用氢自由基（H⁺）还原环氧而获得新生成的羟基在控制选择性还原中起着重要作用。我们的研究提供了一种制备具有出色水净化性能的GO膜的有效方法。

Figure 1. （a）沿标记的白线截取的具有相应高度轮廓的横截面的AFM图像，以及（b）EBI-rGO_3/4的侧面面积分布

Figure 2. GO和rGO膜的扫描电子显微镜（SEM）图像。GO膜的（a）表面和（b）横截面， EBI-rGO_3/4的（c）表面和（d）横截面，（e）C-rGO膜的表面，以及（f）T-rGO膜的表面膜用于抵制副苯胺溶液

Figure 3. 从（a）染料（MB、PR、RB）和（b）多价金属离子（Fe³⁺、Pb²⁺、Cu²⁺）渗透测试获得的GO和EBI-rGO膜的水通量和截留率。基于水流量，c）染料和d）多价离子的水通量和排斥率，与文献中的报道进行对比

Figure 4. （a）GO和（b）EBI-rGO_3/4膜对MB的透水率和截留率的稳定性测试。

相关研究成果于2021年由浙江农林大学Liang Chen课题组，发表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.09.076）上。原文：Selective reduction of epoxy groups in graphene oxide membrane for ultrahigh water permeation。