氧化石墨烯(GO)納米片上的氧官能團對基于GO的層狀膜的性能具有重要作用。這些基團對水和極性環境中納米通道間距、靜電排斥和傳輸阻力的影響已得到廣泛認可。在這項工作中，橄欖的抗氧化特性Olea europaea被用來逐漸減少GO，并系統地監測了漸進式脫氧對GO膜特性的影響。以這種方式優化反應過程能夠制造出具有增強分子篩分特性的超快膜。由水滲透率為 60.4±2.8 L·m
-2·h
-1·bar
-1的液晶多酚-GO分散體制備的超薄（~30 nm厚）膜與 GO 膜（水滲透率為10 ± 3.4 L ·m
−2·h
−1·bar
−1)。這與水合半徑大于5.0 Å的甲基橙等探針的分子篩分特性增強了>90%以及在錯流過濾測試中的穩定性相結合，其中與GO相比，玫瑰紅（974 Da）在100小時內保持>90%，在相同的時間內低于50%的保留率。這種改進歸因于氧官能團的喪失和多酚與GO納米片的交聯連接。該結果將有助于對新型仿生復合膜的設計產生新的理解。
圖 1. ZERS的配方和隨后通過凹版印刷制造的膜的照片。
圖 2. (a)多酚-GO 水分散體的紫外-可見光譜。 (b) FTIR光譜。 (c) XPS調查掃描之前 (GO) 和之后 (多酚-GO) 通過橄欖提取物在 70℃下還原30、60、90、120、150和960分鐘（=16 小時）。
圖 3. 橄欖多酚提取物還原 (a) 環氧基、(b) 羥基和 (c) 羰基所涉及的可能的反應機制。
圖 4. GO和ZERS分散體的流動特性和相行為。 (a)穩態剪切測量和零剪切粘度（插圖），（b）GO和（c）ZERS（含有10 mg/mL GO和1 mg/mL多酚）分散體的偽彩色偏振光顯微照片。
圖 5. GO、ZERS膜和ZERM的滲透和保留行為。 (a)厚度約為 34 nm的PVDF支撐的 ZERS 膜的橫截面SEM顯微照片（比例尺為 400 nm）。 (b)在ZERS還原90分鐘和 ZERM 還原120分鐘時觀察到具有最佳滲透選擇性的 ZERS 膜（填充子彈）和 ZERM（空子彈）的水滲透率（黑色數據點）和 TA 保留率（紅色數據點）。 (c)最佳 ZERS（黑色）、最佳ZERM（藍色）和 GO（紅色）的水通量與施加的跨膜壓力。 (d) 最佳 ZERS（黑色圓圈）、最佳 ZERM（藍色菱形）和 GO（紅色方塊）的具有不同電荷和尺寸的探針分子的保留性能作為水合半徑的函數。帶橫劃線的符號代表帶負電的探針，帶內十字的符號代表帶正電的探針，空符號代表帶中性電的探針。
圖 6. (a)干態ZERS的XRD圖。 (b)濕態 ZERS 膜的XRD圖。 (c)層間距離隨干態（黑色方塊）和濕態 ZERS（紅色圓圈）還原時間增加。
圖 7. (a) 層間距為7.2 Å的干GO膜。 (b)層間距為8.1 Å的干GO膜。 (c)具有膨脹夾層的濕GO膜的納米通道示意圖 11.8 Å，其中水分子聚集在親水域周圍并通過膜緩慢傳輸。 （d）多酚rGO膜，層間距離為10.1 Å，具有低摩擦流和快速水傳輸。
圖 8. 最佳 ZERS（70 ℃- 90min）和未改性GO膜的長期錯流性能。
相關科研成果由莫納什大學Sally EI Meragawi和Abozar Akbari等人于2021年發表在Sustainable Chemistry & Engineering（https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c03192）上。原文：High-Performance Nanofiltration Membranes from Polyphenol–Graphene Oxide Liquid Crystals Prepared Using Natural Extract。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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