大面积石墨烯纳米筛(gnm)/碳纳米管(cnts)复合纳滤膜 | 山东利特纳米技术有限公司-pg电子app
针对以上问题，武汉大学的袁荃教授课题组设计了石墨烯纳米筛(gnm)/碳纳米管(cnts)复合薄膜。如图1所示，在该复合结构中，相互交联的cnts网为石墨烯膜提供支撑，从而保证了宏观尺寸的石墨烯膜的结构完整性。石墨烯膜上可控制备的纳米孔可允许水分子通过，同时截留离子和染料大分子，实现膜的分离性能。
图1.大面积、高强度gnm/cnts膜的结构示意图
在错流正渗透测试中，膜可以承受高达60 mpa的压力，没有明显的结构破坏。gnm/cnts膜的通量与氧等离子体处理时间呈正相关。对膜的脱盐测试结果表明，graphene/cnts膜可以完全截留盐离子，说明graphene的结构完整性保持良好，而gnm/cnts膜的脱盐率与氧等离子体处理时间呈负相关。在错流反渗透测试中，膜也表现出足够的强度，对四种典型的盐na2so4 , mgcl2, nacl,和kcl均具有较高的截留率，85.2%~93.4%。和其他文献中的过滤膜相比，gnm/cnts膜表现出优异的综合性能，如图3(h)所示。
图2. gnm/cnts膜的制备过程和结构表征。
(a) 膜的制备过程示意图; (b) gnm/cnts膜转移到pdms衬底上的实物图; (c) 膜的sem表征; (d) 红圈部分的放大sem表征; (e) 膜的tem表征; (f) cvdg, g/swnt, gnm/swnt以及swnt的raman表征; (g) graphene和gnm的stem表征; (i) 氧等离子体处理后的gnm孔尺寸分布
图3. gnm/cnts膜的脱盐性能测试结果。(a) 错流正渗透测试系统中，水分子透过膜的示意图; (b) 膜承受压力随着膜孔隙率以及衬底孔径改变的等值线图; (c) 错流正渗透测试中，水分子、盐离子跨膜通量; (d) 跨膜水通量随kcl浓度变化测试结果; (e) g/swnt, gnm/swnt膜的脱盐率测试结果; (f) 错流反渗透测试系统示意图; (g) gnm/swnt膜对典型的盐和染料截留率测试结果; (h) gnm/swnt膜的水通量和截留性能与文献中的商业渗透膜以及石墨烯基膜对比图
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