在水溶液中进行精确分子筛分对化工、制药及生物加工等领域至关重要。尽管石墨烯氧化物(GO)膜凭借均匀的层间纳米通道成为理想候选材料,但其层间距通常因π-π作用力而固定狭窄,难以实现分子尺寸的精准筛分。现有调控策略(如金属离子插层或响应性聚合物)需依赖特定外部环境(温度、电场等),操作复杂且稳定性不足,严重阻碍了实际应用。此外,GO膜脱水后层间距不可逆收缩、长期存储性能衰减及机械强度不足等问题长期未被解决。
苏州大学靳健教授、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所高守建副研究员团队提出一种创新策略:通过插层水合海藻酸钙(CaAlg)到GO膜中,利用其水合链自发伸展特性,实现了层间距的亚埃级(<1Å)精密调控。CaAlg插层GO膜(CaAlg-I-GO)的层间距可在6.84–10.73 Å范围内线性调节,对有机分子的截留率高达99%,并展现超高选择性(分子尺寸差1.9 nm时选择性达463)。该膜脱水后可快速恢复层间距,长期存储性能稳定,且因Ca²⁺与GO形成配位键,抗拉强度提升至410 MPa,在错流过滤中表现出卓越稳定性。相关论文以“Sub-1 Å Precision Tuning Interlayer Spacing of Robust Graphene Oxide Membranes for High-Selectivity Molecular Sieving”为题,发表在Advanced Functional Materials 上,论文第一作者为Shen Tong。
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