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06
2026
-
05
Nature子刊：结构工程化GO膜，sp² /sp³异质堆叠实现吸附-扩散“双赢”
作者：
本研究由比利时鲁汶大学（KU Leuven）化学工程系的Bart Van der Bruggen教授团队主导，联合英国巴斯大学（University of Bath）、中国华中科技大学、南京大学、等多个研究机构共同完成。论文的第一作者为Jiang Lei（姜蕾）和Jin Pengrui（金鹏瑞），二人对本文贡献相等。该研究针对工业溶剂（如异丙醇）脱水过程中渗透汽化膜通量与选择性难以兼顾的难题，通过将纳米多孔氧化石墨烯（NPGO）与普通氧化石墨烯（GO）纳米片进行异质共组装，构建了具有sp²/sp³异质堆叠腔体结构的纳米多孔氧化石墨烯膜（N-GOm），实现了水分子吸附与扩散的协同强化，为高性能二维膜的设计提供了新思路。
本文摘要
渗透汽化为高精度工业所不可或缺的高纯度溶剂提供了一条选择性分离路径。在此，通过纳米多孔氧化石墨烯（NPGO） 和GO纳米片的异质共组装，引入了结构工程化的纳米多孔氧化石墨烯膜（N-GOm）。NPGO纳米片以纳米多孔sp³碳域和含氧官能团为特征，协同增加了水亲和力，有效提升了水的吸附能（Eₐdₛ）。N-GOm集成了缺陷态的sp³/sp²异质堆叠腔体以促进水传输，有效提高了溶液的自扩散系数（D），从而间接提升了扩散活化能（Eᴅ），而石墨化的sp²堆叠区域则确保了结构的稳定性并实现了*的分子筛分。经过热交联的rN-GOm实现了18.4 kg·m⁻²·h⁻¹的显著通量，展示了其在工业溶剂脱水方面的潜力。这些互补的结构特性，通过紧密堆叠的筛分通道和相互连接的内部路径，实现了快速且高选择性的传输，从原子尺度揭示了碳微观环境和堆叠结构如何调控超薄二维膜中的吸附与扩散过程。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/gGLmO5nBptE1Fjisv33Tdg
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