氧化石墨烯（GO）膜在水性應(yīng)用（例如水處理）中的不穩(wěn)定性和低滲透性的局限性代表了其廣泛應(yīng)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(fù)合膜的開發(fā)和測試。GO/MXene膜的獨(dú)特異質(zhì)結(jié)構(gòu)在底物排斥和滲透性方面表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，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(shí)驗(yàn)條件下，與參考GO膜（6.5 L m
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-1）進(jìn)行比較，GO/MXene質(zhì)量比為1/4的復(fù)合膜（約550 nm）表現(xiàn)出更大的水通量（71.9 L m
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-1）。而且，復(fù)合膜在水中超過一個(gè)月顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)常見的小分子有機(jī)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(jī)物（HA和BSA）具有相似的優(yōu)異去除效率。與參比GO膜相比，GO/MXene復(fù)合膜的水通量更高，這主要?dú)w因于膜的層間間距適度增加和含氧官能團(tuán)的減少。
Figure 1. （a）GO/MXene復(fù)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(yīng)的拉曼光譜；（d）GO和（e）MXene的AFM分析
Figure 2. （a）質(zhì)量比為1/1的GO/MXene復(fù)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(fù)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(tài)（c）和濕態(tài)（d）的XRD分析。
Figure 4. GO/MXene復(fù)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(zhì)量比過濾通過復(fù)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(guān)研究成果于2020年由北京理工大學(xué)Kening Sun課題組，發(fā)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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