Hvordan forbedrer man vandpermeabilitet og afvisningsevne af RGO-membraner? RGO-MXene membraner giver svar

Forbedring af vandgennemtrængeligheden og afvisningsevnen af ​​grafenoxid (RGO) membraner er afgørende for deres anvendelse i vandrensnings- og afsaltningsprocesser. Her er nogle strategier til at forbedre ydeevnen af ​​RGO-membraner:

1. Optimering af mellemlagsafstand:

- Forøgelse af mellemlagsafstanden mellem RGO-ark kan lette vandtransporten ved at give flere veje for vandmolekyler at passere igennem. Dette kan opnås ved at interkalere ioner eller molekyler mellem RGO-lagene.

- Inkorporering af hydrofile funktionelle grupper, såsom hydroxyl (-OH) eller carboxyl (-COOH) grupper, i RGO strukturen kan øge vandoptagelsen og forbedre vandpermeabiliteten.

2. Overfladefunktionalisering:

- Funktionalisering af RGO-overfladen med positivt ladede grupper, såsom kvaternære ammoniumsalte, kan forbedre den elektrostatiske frastødning mellem membranen og negativt ladede ioner, hvilket fører til øget afvisning af salte og andre ladede arter.

- Podning af zwitterioniske eller hydrofile polymerer på RGO-overfladen kan skabe et hydreringslag, der reducerer interaktionen mellem membranen og foulants, og derved mindske membrantilsmudsning og opretholde høj vandpermeabilitet.

3. Oprettelse af nanokanaler og porer:

- Introduktion af nanokanaler eller porer i RGO-membranstrukturen kan øge vandgennemtrængeligheden markant uden at gå på kompromis med afvisningsydelsen. Dette kan opnås gennem kontrolleret ætsning eller ved at inkorporere porogener under membranfremstilling.

- Størrelsen og fordelingen af ​​nanoporer kan skræddersyes til at opnå den ønskede balance mellem vandflux og saltafvisning.

4. RGO-MXene Composites:

- MXener er en klasse af todimensionelle overgangsmetalcarbider, nitrider eller carbonitrider. De har fremragende vandtransportegenskaber og kan kombineres med RGO for at danne kompositmembraner.

- RGO-MXene membraner udviser forbedret vandpermeabilitet og saltafvisning sammenlignet med rene RGO membraner.

- De synergistiske effekter mellem RGO- og MXene-lag forbedrer membranens hydrofilicitet, mellemlagsafstand og ionsigtningsevne.

5. Hybride membraner:

- Integrering af RGO med andre materialer, såsom metal-organiske rammer (MOF'er), carbon nanorør (CNT'er) eller polymere nanomaterialer, kan resultere i hybridmembraner med forbedret ydeevne.

- Disse hybridmembraner kombinerer fordelene ved forskellige materialer, hvilket fører til forbedret vandgennemtrængelighed, afvisningseffektivitet og antifouling-egenskaber.

6. Defektreduktion og strukturel integritet:

- Minimering af defekter og sikring af den strukturelle integritet af RGO-membranerne er afgørende for at opnå høj vandpermeabilitet og afvisningsevne.

- Fejlfrie membraner med kontinuerlige og velorganiserede strukturer kan effektivt forhindre vandlækage og forbedre den overordnede membranstabilitet.

Ved at implementere disse strategier kan vandgennemtrængeligheden og afvisningsevnen af ​​RGO-membraner forbedres væsentligt, hvilket gør dem til lovende kandidater til vandrensning og afsaltning.