納濾（Nanofiltration）是一種高效節(jié)能的膜分離工藝，可有效地去除多價(jià)離子和有機(jī)化合物，在水處理、制藥和食品工業(yè)中有巨大的前景。通常納濾膜具有0.5-5 nm范圍內(nèi)的納米孔，可以實(shí)現(xiàn)200-1000 Da的標(biāo)稱(chēng)分子量截止值。石墨烯（Graphene）是一種二維（2D）材料，具有良好的柔韌性、較大的表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn)，而由其組成的氧化石墨烯（graphene oxide, GO）具有水遷移和高效分子篩的特點(diǎn)。然而，GO納米片極為親水，導(dǎo)致GO膜在水環(huán)境中無(wú)法控制膨脹和穩(wěn)定性差。

近日，華東理工大學(xué)龍東輝教授和牛波博士（通訊作者）等人報(bào)道了一種通用且簡(jiǎn)便的膠體合成策略，并利用該策略制備了用于納濾膜（Nanofiltration）的超細(xì)金屬氧化物/rGO納米復(fù)合材料。該合成基于利用氧化石墨烯（GO）表面上的氧官能團(tuán)作為快速異相成核的優(yōu)先位點(diǎn)，導(dǎo)致在還原氧化石墨烯（rGO）表面形成亞3 nm尺寸、單分散以及高密度負(fù)載的金屬氧化物納米顆粒。該合成策略對(duì)于錨定各種金屬氧化物納米顆粒（ZnO、CoO、CuO、Fe₂O₃、Nb₂O₅、La₂O₃和MoO₃等）以及金屬硫化物（ZnS、MoS₂納米顆粒等）具有高度的通用性。

綜上所述，作者展示了一種通用且簡(jiǎn)便的策略，可以通過(guò)用于納米過(guò)濾的異質(zhì)成核和生長(zhǎng)過(guò)程合成超細(xì)金屬氧化物/rGO納米復(fù)合材料。合成的關(guān)鍵是利用GO上的氧官能團(tuán)，它們通過(guò)靜電吸引對(duì)Zn²⁺具有結(jié)合能力，并且按順序觸發(fā)異相成核。該合成的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)這些超細(xì)金屬氧化物納米顆粒的均勻粘附，有效抑制了所制備的rGO納米片的起皺和堆疊。

這些金屬氧化物納米顆粒的粘附不僅導(dǎo)致rGO納米片的物理分離，而且還形成用于膜濕法處理的穩(wěn)定分散體。水分子可以很容易地穿過(guò)納米顆粒之間的狹窄空間，而大分子染料會(huì)根據(jù)它們的大小和形狀被選擇性地排斥。此外，通過(guò)使用不同尺寸和負(fù)載量的金屬氧化物納米顆粒，膜微結(jié)構(gòu)可以垂直和橫向翻轉(zhuǎn)，擴(kuò)展了其在水處理、溶劑脫水和有機(jī)物篩分等按需應(yīng)用中的巨大潛力。

General synthesis of ultrafine metal oxide/reduced graphene oxide nanocomposites for ultrahigh-flux nanofiltration membrane.Nature Communications, 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-28180-4.