二维膜由于其具有对物种进行精密过滤的潜力而受到了广泛的关注,其性能可能会挑战当前的脱盐膜体系。其中,相比已经广泛研究的基于石墨烯膜的类似物研究,二硫化钼(MoS2)层状膜最近在水性环境中具有优异的稳定性。但是,诸如高盐度水离子去除率低,水通量低以及随时间变化的稳定性低等缺陷阻碍了其作为可行技术的潜在应用。
有鉴于此,波士顿东北大学Meni Wanunu报道了一种简单且可扩展的基于空化的方法来创建纳米多孔MoS2 纳米片(NSs),从而形成了一层至两层的多孔NSs和纳米盘(NDs)的复合物。
文章要点
1)通过调节处理时间可以控制平均纳米孔大小,并且可以使用特定设计的阳离子和阴离子多肽吸附剂分子在不到20 min的时间内调节多孔NS / ND复合物(NSND)的表面电荷。
2)与最先进的商用薄膜复合材料(TFC)聚酰胺(PA)膜相比,通过将这些纳米材料堆叠在多孔氧化铝载体上形成的层压膜(LM)具有高度的稳定性,并且在正渗透(FO)和反渗透(RO)模式下进一步表现出高的离子选择性和水传输速率。值得注意的是,通过在保持稳定性能的同时提高离子截留率和水传输率,可以降低反渗透运行的资本和运行成本
3)通过尺寸可控的NS/ND/肽分散体生产膜的方法可以合理设计孔隙率,其中孔大小、层间间距和表面电荷都可以调节。此外,由于NSs内的孔、片内间隔和散布的NDs,后者增加了较大NSs之间的亚纳米通道(空泡剂)的数量,因此所得的膜对水表现出高的选择性和高的透水值。更重要的是,结合两种相互竞争的方法,即超薄多孔单层膜和层叠膜的优点,可以实现二维材料基膜的实际应用。
Sapkota, B., Liang, W., VahidMohammadi, A. et al. High permeability sub-nanometre sieve composite MoS2 membranes. Nat Commun 11, 2747 (2020)
DOI:10.1038/s41467-020-16577-y
https://doi.org/10.1038/s41467-020-16577-y