氧化石墨烯（GO）膜在水性應用（例如水處理）中的不穩定性和低滲透性的局限性代表了其廣泛應用的重大障礙。在本文中，我們描述了一種基于GO和MXene的新型復合膜的開發和測試。GO/MXene膜的獨特異質結構在底物排斥和滲透性方面表現出協同效應，其隨GO和MXene的相對比例而變化。由于其有利的二維（2D）層間通道和親水性，在相同的實驗條件下，與參考GO膜（6.5 L m
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-1）進行比較，GO/MXene質量比為1/4的復合膜（約550 nm）表現出更大的水通量（71.9 L m
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-1）。而且，復合膜在水中超過一個月顯示出優異的穩定性。發現常見的小分子有機染料（NR、MB、CV、BB）的排斥率超過99.5％，并且在原水中的兩種代表性類型的天然有機物（HA和BSA）具有相似的優異去除效率。與參比GO膜相比，GO/MXene復合膜的水通量更高，這主要歸因于膜的層間間距適度增加和含氧官能團的減少。
Figure 1. （a）GO/MXene復合膜的制造工藝示意圖。GO和MXene納米片的特性：（b）GO和（c）MXene的XRD光譜圖，插圖為相應的拉曼光譜；（d）GO和（e）MXene的AFM分析
Figure 2. （a）質量比為1/1的GO/MXene復合膜的橫截面SEM圖像；（b）GO的表面、（c）GO/MXene的表面和（d）MXene膜的SEM圖像（比例尺，1μm）
Figure 3. GO/MXene復合膜的理化特性：（a）水接觸角的變化；（b）隨著MXene含量的增加，GO/MXene膜的紅外光譜；隨著MXene含量的增加，GO/MXene膜在干態（c）和濕態（d）的XRD分析。
Figure 4. GO/MXene復合膜的過濾性能：（a）通量隨GO/MXene比的變化，插圖：通量隨壓力梯度（ΔP）的變化；（b）幾種染料（CG、NR、MB、CV、BB）的底物截留率隨GO/MXene比的變化，插圖：以質量比過濾通過復合膜過濾之前（頂部）和之后溶解在水中染料的照片1/4（中）和純MXene膜（底部）。
相關研究成果于2020年由北京理工大學Kening Sun課題組，發表在Journal of Membrane Science（2020, 593, 117431）上。原文：Two-dimensional MXene incorporated graphene oxide composite membrane with enhanced water purification performance。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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