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SEP PURIF TECHNOL:氧化石墨烯层状膜的分子间插层机理研究

     氧化石墨烯(GO)在各种应用领域都显示出巨大的潜力,包括电化学性能,能量存储,生物医学技术和分离膜。单层GO片与单原子厚度可以很容易地制造或组装成具有纳米级层间距离堆叠的结构。这种独特的层压结构可用作高效的分离膜,可使分子选择性地渗透通过GO纳米片形成的互连网络。目前,已经开发出广泛的创新制备技术来制造独立式或支撑式GO层压膜。氧化石墨烯(GO)层状膜在液相分离中的实际功能取决于层间溶剂化插层,但是,要从实验技术中获得有关GO膜多层结构的插层动力学、插入量和组成的定性信息非常具有挑战性。
     南京工业大学杨晓宁、徐志军课题组通过分子动力学模拟研究了乙醇-水混合物在氧化石墨烯层状结构纳米通道中的竞争性插入/吸附行为。模拟结果表明,水和乙醇都可以自发插入GO通道,并且没有高度选择性的夹层插入。对于GO纳米通道已经揭示了两种插入机制。一般来说,大的乙醇比小的水更容易渗透。其机理可能与氧化石墨烯与乙醇分子的表面亲和力增强有关。然而,对于具有高氧化度的较小的孔,由于孔筛作用,乙醇的插入受到限制。实验分析了氧化石墨烯孔内乙醇-水混合物的浓度、封闭结构和扩散动力学;分析了限制在GO孔中的乙醇-水混合物的混合物浓度,约束结构和扩散动力学。
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     研究结果不仅证明了GO纳米孔分子插入的独特的化学亲和力和孔筛分离机制,而且为基于GO的层状膜的分离过程提供了新的认识。预期该结果在GO纳米材料的应用中具有重要的理论和实践意义。相关研究成果以“1.Molecular interlayer intercalation of ethanol-water mixture towards GO laminated membranes”为题发表在《SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY》上。
DOI: 10.1016/j.seppur.2019.116029
本文来自Carbontech,本文观点不代表利特纳米立场,转载请联系原作者。

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