上海师范大学Bowu Zhang和Hongjuan Ma--交联咪唑嵌层氧化石墨烯膜从低浓度溶液中回收酸
丰富的含氧官能团赋予氧化石墨烯优异的质子传输性能和构建质子导电膜的潜力。本文通过将可交联的咪唑离子插入氧化石墨烯层板中，然后通过电子束辐照交联，制备了氧化石墨烯基膜作为分离屏障，通过扩散透析从低浓度酸性水溶液(0.1 mol L-1 HCL)中回收酸。交联的咪唑嵌层氧化石墨烯膜在水介质中表现出良好的机械耐久性和尺寸稳定性。酸性回收试验表明，制备的氧化石墨烯膜具有良好的质子渗透性和对不同含共存金属离子的酸性水溶液的扩散透析的优异选择性。以HCl(PH=1,0.2mol L-1 Fe3+)铁溶液为原料溶液的酸回收性能最好，扩散透析时的透析系数(UH+)为9.7*10*-3 mh-1，分离因子为141.2，说明酸回收的选择性较高。研究结果表明，氧化石墨烯基膜从低浓度酸性水溶液中选择性回收酸是可行的，并为构建基于二维材料的选择性分离膜提供了一种新的策略。
图1 电子束辐照与咪唑偶联法制备氧化石墨烯基扩散透析膜的程序框图。
图2 (a) LGO、LGO-100、AGO、AGO-100膜和[AVIm]Cl的FT-IR光谱;(b) LGO、LGO-100、AGO和AGO-100膜的拉曼光谱;(c) XPS C1s谱前- 100膜 (d) LGO， (e) AGO和(f) AGO-100的表面和横截面(SEM图)。
图3 不同氧化石墨烯膜的(a)超声和(b)静压试验。
图4. 不同膜在干燥状态下、在水中浸泡1 h、在HCl (pH~1)和NaOH (pH~13)溶液中浸泡5 h的XRD谱图:(a) LGO， (b) LGO-100， (c)AGO和(d) AGO-100膜。
图5 (a)不同金属离子对AGO-100膜的渗透情况;(b)不同无机酸对AGO-100膜的渗透情况。(c) H+渗透与HCl溶液浓度的关系。(d)金属离子和质子在0.2 mol L-1金属离子和0.1 mol L-1 HCl混合溶液中的渗透情况。
图6 AGO-100膜从不同的HCl/金属氯化物溶液中回收酸的透析系数(UH þ和UM)和分离系数(S)。
相关科研成果由上海师范大学Bowu Zhang和Hongjuan Ma等人于2021年发表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.07.050）上。原文：Crosslinking imidazolium-intercalated GO membrane for acid recovery from low concentration solution。