新闻资讯
NEWS CENTER
19
2026
-
05
Science子刊：把“层间失稳”变“有序生长”，MOF纳米片锁定GO膜实现脱盐
作者：
背景
氧化石墨烯（GO）膜因其二维层状结构与亚纳米通道，在水处理领域展现出*大潜力：既能实现快速水传输，又具备分子筛分能力。然而，其实际应用长期受限于一个核心问题：水环境中结构不稳定。GO膜中的含氧官能团在水中易水化并带电，导致层间静电排斥增强，从而引发层间距膨胀甚至膜结构剥离。这种“溶胀效应”会显著降低选择性并损害长期稳定性。尽管已有还原、交联或离子桥接等方法用于稳定结构，但往往伴随通量下降或稳定性不足等问题，难以实现性能与稳定性的统一。
创新
近日，英国伦敦帝国理工学院李康教授团队提出一种“限域原位生长二维MOF纳米片策略”，在保持GO层状结构优势的同时实现稳定性与分离性能的协同提升。不同于传统MOF与GO简单共混或后组装方式，该工作通过反向扩散方法，使铜基MOF（CuBDC）在多孔GO（PGO）层间及孔边缘原位限域生长。Cu²⁺离子与GO中的含氧基团发生强配位作用，在膜内部形成稳定的“锚定结构”，不仅有效抑制层间滑移与溶胀，还实现了MOF纳米片的定向分布。更关键的是，引入二维MOF纳米片而非传统三维MOF结构，避免了对GO层状通道的破坏，保留了原有的二维毛细通道优势。同时，MOF本身的孔结构进一步提供分子筛分功能，实现对盐离子的*阻隔。在此基础上，复合膜在渗透蒸发过程中实现高达124 kg m⁻² h⁻¹的水通量，并保持>99.9%的盐截留率；在低能耗水载体渗透蒸发体系中，仍可实现89 kg m⁻² h⁻¹的高通量，同时展现出优异的长期稳定性。
意义
该工作从“结构稳定性”这一根本问题出发，通过限域生长策略实现了MOF与GO之间的强界面耦合，将原本易失稳的层状结构转变为稳定、有序的复合体系。更重要的是，该研究突破了传统MOF引入会破坏层状通道的限制，通过二维MOF的*构筑，实现了“结构稳定—通道保持—筛分增强”的统一，为高性能脱盐膜提供了新思路。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/tnsFZ8L5waH9DCO7QpMwfw
相关新闻
