在過去的十年中，薄膜納米復合膜(TFN)被廣泛應用于海水淡化和廢水處理。目前報道最多的TFN膜中的納米通道缺乏足夠的觀察證據(jù)。我們對含有二維(2D) MXene納米片的TFN膜進行了系統(tǒng)的研究，并提供了納米片周圍聚酰胺層中存在納米空洞的證據(jù)。納米孔隙作為水的納米通道，使膜的通透性比空白膜顯著提高2.8倍。MXene聚酰胺膜對Na
2SO
4的去除率高達96.4%，在海水淡化中具有明顯的優(yōu)勢。納米通道的大小與MXene納米片的數(shù)量、大小和鋪展性相關。如果有相當數(shù)量和大小的納米片，且分布均勻，則可以形成較大的水納米通道。在持續(xù)壓力環(huán)境下，納米通道保持完整，膜在不同壓力下保持了優(yōu)異的滲透性。該工作可以為TFN膜內部納米通道的生成提供一個視角，并優(yōu)化納米通道以提供更好的脫鹽性能
圖1. 含水納米通道MXene聚酰胺膜的制備工藝。
圖2. TFC和MXene-聚酰胺膜的透水性和Na
2SO
4去除率。
圖3. MXene添加量為0-200 ppm時MXene-聚酰胺膜的表面形貌。
圖4. 添加0-200ppm MXene時，MXene-聚酰胺膜的AFM形貌。
圖5. 0-200 ppm的MXene時PA層的橫截面外觀。
圖6. (a−f)不同添加量的MXene膜的不同尺寸的TEM圖。
圖7. MXene和MXene-聚酰胺膜截面內納米孔隙的統(tǒng)計結果。
圖8. 當加入100、140、200 ppm的MXene時，PA層中分散和聚集的納米片形成不同大小的納米通道。
圖9. 當添加60、100和140 ppm的MXene時，不同尺寸的MXene納米片在PA層中產生不同尺寸的納米通道。
圖10. 當加入0、100、200 ppm MXene時，無SDS表面活性劑的PA層中出現(xiàn)納米通道。
相關科研成果由中國海洋大學環(huán)境科學與工程學院Kaisong Zhang等人于2023年發(fā)表在ACS Applied Nano Materials（https://doi.org/10.1021/acsanm.3c01337）上。原文：Water Nanochannels in MXene Polyamide Nanofltration。Membranes: Implications for Permeability。
轉自《石墨烯研究》公眾號
