SEP PURIF TECHNOL：氧化石墨烯層狀膜的分子間插層機(jī)理研究
? ? ?氧化石墨烯（GO）在各種應(yīng)用領(lǐng)域都顯示出巨大的潛力，包括電化學(xué)性能，能量存儲(chǔ)，生物醫(yī)學(xué)技術(shù)和分離膜。單層GO片與單原子厚度可以很容易地制造或組裝成具有納米級(jí)層間距離堆疊的結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的層壓結(jié)構(gòu)可用作高效的分離膜，可使分子選擇性地滲透通過(guò)GO納米片形成的互連網(wǎng)絡(luò)。目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出廣泛的創(chuàng)新制備技術(shù)來(lái)制造獨(dú)立式或支撐式GO層壓膜。氧化石墨烯（GO）層狀膜在液相分離中的實(shí)際功能取決于層間溶劑化插層，但是，要從實(shí)驗(yàn)技術(shù)中獲得有關(guān)GO膜多層結(jié)構(gòu)的插層動(dòng)力學(xué)、插入量和組成的定性信息非常具有挑戰(zhàn)性。
? ? ?南京工業(yè)大學(xué)楊曉寧、徐志軍課題組通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了乙醇-水混合物在氧化石墨烯層狀結(jié)構(gòu)納米通道中的競(jìng)爭(zhēng)性插入/吸附行為。模擬結(jié)果表明，水和乙醇都可以自發(fā)插入GO通道，并且沒(méi)有高度選擇性的夾層插入。對(duì)于GO納米通道已經(jīng)揭示了兩種插入機(jī)制。一般來(lái)說(shuō)，大的乙醇比小的水更容易滲透。其機(jī)理可能與氧化石墨烯與乙醇分子的表面親和力增強(qiáng)有關(guān)。然而，對(duì)于具有高氧化度的較小的孔，由于孔篩作用，乙醇的插入受到限制。實(shí)驗(yàn)分析了氧化石墨烯孔內(nèi)乙醇-水混合物的濃度、封閉結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)；分析了限制在GO孔中的乙醇-水混合物的混合物濃度，約束結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)。
? ? ?研究結(jié)果不僅證明了GO納米孔分子插入的獨(dú)特的化學(xué)親和力和孔篩分離機(jī)制，而且為基于GO的層狀膜的分離過(guò)程提供了新的認(rèn)識(shí)。預(yù)期該結(jié)果在GO納米材料的應(yīng)用中具有重要的理論和實(shí)踐意義。相關(guān)研究成果以“1.Molecular interlayer intercalation of ethanol-water mixture towards GO laminated membranes”為題發(fā)表在《SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY》上。
DOI: 10.1016/j.seppur.2019.116029
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