具备精确分子筛分与超快溶剂渗透的超薄石墨烯基膜

氧化石墨烯（GO）膜因其独特的分子筛分特性与快速渗透速率相结合而持续受到广泛关注。然而，GO 膜的使用主要局限于水溶液，因为其对有机溶剂似乎是不渗透的，这一现象尚未被完全理解。在此，我们报道了通过含有由尺寸约 10-20 微米的大片层构成的平滑二维（2D）毛细管的 GO 层压膜，实现对有机溶液的高效快速过滤。在不牺牲其筛分特性的情况下，这种膜可以做得极薄，厚度低至约 10 nm，这不仅使得水能够快速渗透，也使得有机溶剂能够快速渗透。我们将超薄 GO 层压膜的有机溶剂渗透和筛分特性归因于随机分布针孔的存在，这些针孔由宽度为 1 nm 的短石墨烯通道相互连接。随着膜厚度的增加，有机溶剂渗透速率呈指数衰减，但水仍能继续快速渗透，这与先前的报道一致。通过展示对溶解在甲醇中的各种小分子量有机染料实现 >99.9% 的截留率，我们证明了超薄层压膜在有机溶剂纳滤中的应用潜力。我们的工作显著拓展了 GO 膜在纯化、过滤及相关技术中的应用可能性。