科创中国

生物与新医药技术

本项目针对氧化石墨烯（GO）膜的层间距微尺度调控开展研究，深入探讨其分离净化效能及抗污染性能与机制。主要研究成果包括：1.采用无机高分子絮凝剂聚合氯化铝（PACl）作为交联剂，通过改变PACl的OH/Al比（B值），制备出一种层间距可调控、稳定性高的新型GO膜，并具有优异的截留性能和抗污染性能。2.利用缩二脲和镁离子对GO膜进行复合交联，依靠酰化反应和阳离子-π相互作用连接、柱撑在GO的氧化区域和非氧化区域，形成的“双位点”连接和柱撑作用有效抑制了纳米水通道在压力驱动过滤过程中发生的收缩和塌陷，使膜内产生更多纳米水通道，显著提升了GO膜的稳定性和过滤性能。3.为进一步提高GO膜的产水率（通量），将GO与另一种二维材料MXene复合，通过改变复合比例对GO/MXene复合膜的层间距、通量等特性进行调控，探索出最优复合比例，发现复合膜独特的异质结构在污染物截留和水渗透性方面表现出协同效应。

本项目创新点和科学价值包括：构建了在微观尺度上调控GO膜层间距的新方法，实现了不同交联剂对GO膜氧化区和非氧化区双位点连接、柱撑作用的新途径，建立了两种二维材料复合膜中利用异质纳米水通道克服“trade-off”效应的新策略。本项目关键技术是GO膜层间距的调控方式和调控原理，以及纳米水通道的构筑与优化，获得了包括GO膜的具体调控参数、膜的微观形貌和理化特性等核心数据。本项目中采用较为廉价、易得的物质（如镁离子、聚合氯化铝）等对GO膜进行交联、改性，可降低膜制备成本，并有效调控GO膜的带电性、亲水性和层间距等，扩宽了GO膜的应用范围，可针对不同水源类型的多样性和复杂性，使其能够适用于不同的分离体系和分离需求。

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