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新聞網(wǎng)訊 近日，我校國(guó)家雜化材料技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心（國(guó)家級(jí)“一中心兩基地”）/雜化材料研究院在國(guó)際頂級(jí)期刊《ACS Nano》發(fā)表題為“BioinspiredGraphene Oxide Membranes withpH-Responsive Nanochannels for High-Performance Nanofiltration”的封面研究論文（該期刊為中科院分區(qū)1區(qū)TOP期刊，自然指數(shù)期刊，影響因子為15.881）。報(bào)道了該中心在碳基雜化納濾膜領(lǐng)域采用納米限域空間調(diào)控傳質(zhì)的原創(chuàng)性成果。該項(xiàng)研究工作的第一作者為材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生張志杰（指導(dǎo)教師：黃林軍），通訊作者為我校黃林軍教授、唐建國(guó)教授和美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的Jun Chen教授。青島大學(xué)為第一通訊單位。

在膜分離領(lǐng)域，如何平衡膜的選擇性和滲透性是該領(lǐng)域在國(guó)際上的一個(gè)難題。本研究工作，通過調(diào)控交聯(lián)分子尺寸和構(gòu)像變化，實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯片層層間距和表面電荷的可控調(diào)節(jié)，以達(dá)到精確設(shè)計(jì)內(nèi)限域傳質(zhì)納米通道的目的，有望打破膜技術(shù)的離子選擇性和滲透性的博弈效應(yīng)（trade-off）效應(yīng)，獲得高性能的納濾膜。該研究構(gòu)筑具有尺寸和電荷雙效應(yīng)協(xié)同作用的氧化石墨烯雜化納濾膜，然后測(cè)試其水滲透和分離性能，并研究pH響應(yīng)特性下氧化石墨烯雜化納濾膜的門控性能，最后在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出關(guān)于膜內(nèi)納米通道傳輸機(jī)制的合理解釋。通過調(diào)控納米通道尺寸和靜電相互作用的協(xié)同效應(yīng)使氧化石墨烯雜化膜具有可逆的門控規(guī)律，增強(qiáng)的滲透性和分子分離性能顯示其在高性能納濾領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，該成果為設(shè)計(jì)和構(gòu)建具有可控pH響應(yīng)門控特性的氧化石墨烯雜化納濾膜提供深刻見解，表明納濾膜在廣泛應(yīng)用中的巨大進(jìn)步。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：（1）通過設(shè)計(jì)GO和GO-PEI不同的組分比對(duì)氧化石墨烯雜化膜的納米通道尺寸和表面電荷進(jìn)行調(diào)控，基于尺寸篩分和電荷選擇雙效應(yīng)的協(xié)同作用，制備出具有快速水滲透和高分離性能的氧化石墨烯雜化納濾膜；（2）通過測(cè)試展現(xiàn)了氧化石墨烯雜化納濾膜的pH響應(yīng)門控性能，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了膜內(nèi)納米通道尺寸和表面電荷隨pH的變化對(duì)傳質(zhì)行為的影響機(jī)理。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02719