二维(2D)层状膜组装技术显示了可持续海水淡化应用的巨大潜力。然而，二维膜在水溶液中相对较宽和尺寸可变的通道导致较差的排盐效果。

有鉴于此，中国科技大学徐铜文教授和合肥工业大学冉瑾副研究员等人，通过在氧化石墨烯(GO)膜夹层中加入g-C₃N₄薄片，展示了在氧化石墨烯(GO)膜中建立纳米流体异质结构通道的方法。

本文要点

1）提出用g-C₃N₄纳米片来固定GO层，采用机械剥离法分别制备了GO和g-C₃N₄纳米片。GO/g-C₃N₄通道在GO中间层中随机分布。GO/g-C₃N₄孔道的异质结构促进水的传输，降低了摩擦流动。

2）GO/g-C₃N₄膜比GO膜表现出更高的水渗透性和盐截留率。得益于稳定的亚纳米级（0.42 nm）GO / g-C₃N₄通道，GO / g-C₃N₄膜在水透过率大于30 L h^–1 m^–2 bar^–1时显示出约90％的脱盐率。而纯GO膜的脱盐率低于30％，而水透过率低于4 L h^–1 m^–2 bar^–1。

3）结合实验和理论研究，尺寸排斥被证明是高脱盐率的主要机制，而沿着g-C₃N₄薄片的超低摩擦水流是渗透增强的主要原因。同时，GO/g-C₃N₄膜具有良好的抗酸、碱性和氧化稳定性以及长期运行稳定性。

参考文献：

Yuying Wu et al. 2D Heterostructured Nanofluidic Channels for Enhanced Desalination Performance of Graphene Oxide Membranes. ACS Nano, 2021.

DOI: 10.1021/acsnano.1c01105

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01105