本文要点：

一种新颖而简便的协作分子聚合方法，通过手性扩增可自组装坚固的纳米结构GO纳滤膜，具有异常的稳定性和出色的选择性。

成果简介

石墨烯材料被认为是坚固的材料，并且氧化石墨烯（GO）膜具有很大的分离潜力。然而，由于静电排斥，最先进的膜容易崩解。本文，浙江工业大学膜分离与水科学技术研究院张国亮教授团队在《JournalofMaterialsChemistryA》期刊发表名为“Self-assemblyofrobustgrapheneoxidemembraneswithchiralityforhighlystableandselectivemolecularseparation.”的论文，开发了利用手性放大自然原理，创新性地研究开发出协同分子聚合法（CooperativeMolecularPolymerization），将手性聚合物分子首次引入氧化石墨烯层间、自组装制备出在液体分离中性能超稳定、结构超坚固的手性氧化石墨烯纳滤复合膜（rGO/PLDA）。

当GO纳米片被手性化合物高度交联时，可以有效解决渗透选择性和稳定性之间的难题。通过合作效应，手性可以调整GO纳米片的间距并在GO层之间创建许多手性位点，从而在GO纳米片中诱导非手性片段形成复杂的纳米结构。由于手性和主体纳米片之间的强烈相互作用，该复合膜表现出不同寻常的机械性能和稳定性，对超声波和水的浸透性具有极强的抵抗力，同时具有出色的渗透选择性。制备的rGO/PLDA膜不仅对带负电荷的分子和对带正电荷的分子都具有很高的选择性，而且可以在长期错流过滤中稳定运行。通过改变手性聚合物的类型和含量，可以实现具有预期纳米结构的目标复合膜。该策略为广泛的实际工程应用提供了一种设计不同层状膜材料的简便方法。

图文导读

图1、手性材料的“将军与士兵”现象及协同分子聚合法制备超稳定氧化石墨烯膜

方案1通过使用手性扩增的协同分子聚合反应诱导的坚固的纳米结构GO膜的制造示意图

图2（a）rGO/PLDA复合膜的数字照片，其中GO纳米片涂在CA支撑物上，可以扭曲和折叠。（b）在水中浸泡一段时间后的N0（棕色）和N1（黑色）膜的照片。（c）分别超声处理2分钟和分钟的N0和N1膜的图片。

图3（a）LDA和rGO/PLDA膜的CD光谱。（b）N0膜和不同的rGO/PLDA膜的机械性能。（c和d）N1膜表面和横截面的EDX分析。

图4、（a）制备的膜的厚度和溶胀距离。（b）已报道的基于GO的纳滤膜的稳定性比较。（c）长期测试N1膜的连续染料分离性能（1.0bar）。（d）使用1mMKCl电解液在不同pH值下N0和N1膜表面的Zeta电位。插图显示了N1膜对不同类型染料的排斥

图5、平衡计算后，两个rGO纳米片之间的手性PLDA分子无定形单元的三维视图。非晶态电池的放大部分显示了可能的rGO与PLDA相互作用，包括氢键，离子键和共价键。

小结

总而言之，开发出一种简便，经济和环保的途径，通过采用手性扩增的合作分子聚合策略，可以自组装坚固的纳米结构GO纳滤膜，具有异常的稳定性和出色的选择性。通过便捷的手性放大制备即可得到具有多种功能的纳米级分子筛分膜，并且价格低廉，容易量产，该方法还可进一步延伸用于其他层状和二维膜功能材料的开发，工业化应用前景十分广阔。

文献