石油化工、制藥和煉油行業對穩定的納濾膜具有極高的有機溶劑耐受性和苛刻的化學環境的要求。作為有前途的納濾膜候選材料，氧化石墨烯層狀膜在實際應用條件下通量低且不穩定。據報導，摻入額外的納米孔是改善溶劑運輸同時實現有效分子篩的有效方法。在本文中，作為概念證明，我們通過嵌入基于亞胺的COF納米顆粒，設計并制備了分層的納米結構（即具有納米孔、微孔、中孔）的氧化石墨烯/共價有機骨架（GO/COF）雜化膜。具有內部中空結構和面內納米孔（1.8 nm）以及豐富的邊緣官能團的基于亞胺的COF納米顆粒變得超親水，為GO基質中的水和有機溶劑分子提供了額外的快速傳輸納米通道。分層的納米結構GO/COF雜化膜在1 bar的壓力下顯示出優良的水（59 L m
-2 h
-1 bar
-1）和有機溶劑（分別為60和51 L m
-2 h
-1 bar
-1的甲醇和乙醇）滲透通量，在乙醇溶劑中的亞甲基藍（320 g/mol）和剛果紅（697 g/mol）的有機染料排斥率分別為99％和99.82％。此外，插入COF可以大大減少GO基質的溶脹，從而在暴露于水以及強酸/強堿溶液時增強膜的穩定性，從而在長期（48 h）操作中實現較高的過濾性能。
Figure 1. 合成的COF納米顆粒的表征
Figure 2. 分層納米結構GO/COF雜化膜的表征
Figure 3. GO/COF膜的滲透通量增加
Figure 4. 全面的納濾性能
Figure 5. 膜的穩定性
相關研究成果于2020年由萊斯大學Jun Lou和Weipeng Wang課題組，發表在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。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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