具有双重传输机制的生物激发氧化石墨烯膜用于精确的分子分离

利用膜技术替代或与能源密集型低温蒸馏相结合，可实现乙烯/乙烷混合物的精确分离，这是一项极其重要而又极具挑战性的任务。受层次结构和促进天然气运输的生物膜的启发，通过固定银离子载体和将离子液体浸渍在氧化石墨烯层压板的二维纳米通道内，探索出了高度选择性的乙烯/乙烷分离膜，这些纳米通道可在平面内渗透乙烯，并可促进平面间的乙烯传递建立出大量的乙烯纳米通道。借助分子筛和载体辅助运输的协同作用，实现了高乙烯透过率(72.5 GPU)和超高乙烯/乙烷选择性(215)的结合，其性能优于目前报道的先进膜。此外，分子动力学模拟证明了有利的膜纳米结构可用于乙烯分子的快速和选择性运输。这种生物启发的方法具有双重传输机制，为精密高性能膜的设计开辟了新的途径。

Figure 1 a)银/氧化石墨烯膜的制备工艺。b)模拟生物蛋白纳米通道的分子筛分和载体辅助运输的双重运输机制。c)原始GO纳米片的TEM图。d) Ag/IL-GO复合材料的TEM图。e) GO膜与IL (PAN)的接触角。f)无PVDF支撑的Ag/IL-GO膜的照片。

Figure 2 a,b)GO膜的FE-SEM表面和横截面图。c,d) IL含量为18wt %的Ag/IL-GO膜的FE-SEM表面和横截面图。e,f) GO和Ag/IL-GO膜的三维表面AFM图。g)利用nm级XRD光谱分析膜中二维通道的平均层间高度。h) GO、IL-GO和Ag/IL-GO膜的拉曼光谱。

Figure 3 a) IL、GO、IL-GO和Ag/IL-GO膜的ATR-FTIR光谱。b) IL-阳离子、NO³