据北京师范大学化学学院2019年1月10日消息：利用氧化石墨烯（GO）制备超薄层状膜，呈砖墙式嵌锁结构，孔道尺寸分布较窄，具有优异的气体分离、液体分离等性能。然而，GO膜亲水性强，膜内仅存在van der Waals力、π-π相互作用和水分子氢键等作用，导致GO膜强度较低，在水溶液中容易溶胀，对一、二价金属离子缺少选择性，从而限制了其实际应用。
北京师范大学化学学院贾志谦课题组以系列二元酸、二元醇、二元胺、二元酸/二元胺等为交联剂对GO膜进行交联，通过改变共价交联的位置（GO层间或GO边缘）、交联剂分子大小和侧基等对渗透通道尺寸、结构和性能进行调控，实现对组分的渗析分离。研究表明，二元酸交联GO膜属于层间交联，随着二元酸分子链长度增加，GO膜层间距、弹性模量和对无机盐溶液的渗透速率增加，弹性模量可达到空白膜的15.6倍，对无机水合离子表现出尺寸选择性，K+/Mg2+的选择性达到了6.1以上。二元或多元醇交联氧化石墨烯膜属于GO边缘交联，对于直链二元醇，随二元醇分子链长增加，弹性模量增加。对于丙三醇、新戊二醇和季戊四醇交联膜，疏水性侧基使层间距增大，亲水性侧基有利于促进无机水合离子的渗透。与二元酸交联GO膜相比，二元醇或多元醇交联GO膜的弹性模量、对金属离子的渗透速率和选择性均较低，表明交联键位置对GO膜性能具有重要影响（J. Mater. Chem. A. 2015, 3:405-4412）。二元胺交联膜属于GO层间和边缘同时交联，膜弹性模量随二元胺链长增加存在最大值（J. Membr. Sci. 2016, 520:139-144）。
二元酸/二元胺交联GO膜属于GO层间和边缘同时交联，弹性模量分别达到未交联膜的1.44和2.33倍。随着二元脂肪胺疏水性常数的增加，交联膜的弹性模量降低，丙二酸/丁二胺交联膜溶涨度仅为空白膜的1/75。二元酸/二元胺交联GO膜对单一盐溶液的渗透与膜的溶胀度有关，在盐溶液中膜溶胀度越大，离子渗透速率越快。混合盐溶液的渗透速率由水合离子半径决定，离子水合半径越小渗透速率越快。丙二酸/丁二胺、己二酸/乙二胺交联GO膜的K+/Mg2+分离因子分别达到11.76和11.07，是空白GO膜的3.34和3.14倍，表明交联GO膜具有较好的尺寸选择性（Carbon. 2016, 101:290-295；Colloids and Surfaces A， 2016，494: 101-107）。
论文发表后，得到了Chem Soc Review （2016，45, 2378-2395），Adv Mater（2016, 28, 7862-7898），Carbon（2016，109，694-710），Ind. Eng. Chem. Res.（2016, 55, 4803-4810）等刊物评述论文的详细引用，应邀撰写国外专著1章（Graphene in Energy, Healthcare and Environmental Applications. WILEY-Scrivener Publishing LLC, USA, 2019）。
■贾志谦
1969年11月生，河北人，博士，北京师范大学化学学院副教授，博士生导师。1992年毕业于中南大学应用化学专业；1997年获得北京化工大学化学工程硕士学位；1997年至1999年，中石化北京化工研究院助理工程师；2002年获得中国科学院生态环境研究中心环境工程博士学位；2002年至2004年，中国科学院化学研究所博士后；2014年至2016年，美国Ohio州立大学化学工程系访问学者；2004年至今，北京师范大学化学学院教师，现为副教授，博士生导师。讲授化学工程基础、精细化学品化学、膜科学与技术、无机制备与合成化学、化学工程实验、无机与分析化学实验、化学综合与设计实验等课程。 研究方向为膜材料与膜分离，主持国家和其他科研项目10余项，在J Mater Chem, Carbon, J Membr Sci等国内外学术期刊发表论文80多篇，SCI收录50多篇（TOP期刊论文24篇、IF＞6.0论文21篇），EI收录中文论文4篇，申请专利16项（已授权6项），出版了《膜科学与技术基础》、《化学工程漫谈》、《化学工程基础》等专著和教材，撰写国外专著2章。
提出了利用膜液相反应器强化微观混合制备纳米材料、利用膜气液接触器强化相际传质制备纳米材料、利用相转移催化多孔膜接触器强化液/液反应等方法，报道了Sandwich结构固相萃取膜和吸附功能膜、原位生长制备铷铯吸附功能材料、氧化石墨烯分离膜离子渗透通道调控、功能化MOFs和PAFs混合基质渗透汽化膜等工作。在膜反应器方面，英国、美国、法国、俄罗斯、波兰、中国等国内外20多个研究组开展了跟踪研究，国外近10部学术专著详细引用。欧洲膜学会名誉主席、J Membr Sci编委、意大利Calabria大学 Enrico Drioli教授在其专著中将膜液相反应器法列为膜基结晶过程的五大方法之一，并将其列入膜基结晶发展历程中重要事件年表；法国Lyon大学C. Charcosset教授在其评述论文中将膜液相反应器法列为膜与结晶耦合的四大方法之一；北美膜学会原主席、美国Colorado大学J. Pellegrino教授在其评述论文中将膜液相反应器法、膜接触器法分别列为膜法制备纳米材料的三大方法之一，证明了该工作的原创性和重要性。
