Graphene oxide (GO), a carbonaceous 2D nanomaterial, has received significant interest as a next-generation membrane building block. To fabricate high-performance membranes, an effective strategy involves stacking GO nanosheets in laminated structures, thereby creating unique nanochannel galleries. One outstanding merit of laminar GO membranes is that their permselectivity is readily tunable by tailoring the size of the nanochannels. Here, a high-performance GO-based nanofiltration membrane was developed by intercalating an aromatic crosslinker, α,α'-dichloro-p-xylene (DCX), between layers in laminated GO nanosheets. Owing to the formation of strong covalent bonds between the crosslinker and the GO, the resulting GO laminate membrane exhibited outstanding structural stability. Furthermore, due to the precisely controlled and enlarged interlayer spacing distance of the developed DCX-intercalated GO membrane, it achieved an over two-fold enhancement in water permeability (11 ± 2 LMH/bar) without sacrificing dye-solute rejection efficiency (≥99.5%), contrary to the case with a pristine GO membrane.
탄소질 2차원 나노물질인 산화그래핀은 차세대 분리막으로 큰 관심을 받고 있다. 고성능 막을 제막하기 위해서는 산화그래핀 나노시트를 적층 구조로 쌓아 고유한 나노채널 갤러리를 만드는 것이 효과적인 전략이다. 층상 산화그래핀 막의 두드러진 장점 중 하나는 나노 채널의 크기를 조정함으로써 선택 투과성을 쉽게 조정할 수 있다는 것이다. 여기서, 적층된 산화그래핀 나노시트의 층 사이에 방향족 가교제인 1,4-비스(클로로메틸)벤젠을 삽입하여 고성능 산화그래핀 기반 나노여과막을 개발하였다. 가교제와 산화그래핀 사이에 강한 공유결합이 형성되어, 결과적으로 산화그래핀 막은 우수한 구조적 안정성을 보여주었다. 또한, 가교된 산화그래핀 막의 층간 간격이 증가하고 정밀하게 제어되었기 때문에, 염료-용질 제거 효율(≥99.5%)이 떨어지지 않고 투과도가 2배 이상 향상되었다.
