去除水中的重金屬離子對于公共健康具有重要意義，但基于二維材料的薄膜通常需要壓力驅動(dòng)。近日，福州大學(xué)教授徐藝軍課題組報道了一種對二維碳化鈦基薄膜微觀(guān)結構和表面性質(zhì)的雙重調控策略，實(shí)現了該薄膜在無(wú)壓力驅動(dòng)的條件下，有效去除水體中的多種重金屬離子。相關(guān)論文9月9日刊登于《自然可持續性》。

目前，世界范圍內的水資源短缺和水污染問(wèn)題日益凸顯，水凈化被公認為是解決水資源匱乏問(wèn)題的有效途徑之一。而水體中的重金屬離子污染物具有毒性強、遷移率高和非生物降解等特點(diǎn)，如何去除水體中的重金屬離子已經(jīng)成為全球關(guān)注的重要問(wèn)題。二維材料基薄膜由于其高比表面積、豐富的表面官能團等優(yōu)點(diǎn)，在去除水體中的重金屬離子方面具有廣闊的應用前景。然而，由于二維材料在形成薄膜過(guò)程中容易堆疊，最終形成具有高密度的致密結構，由此得到的膜材料在水凈化應用中通常為壓力驅動(dòng)的過(guò)濾膜。此外，二維膜材料只能選擇性地吸附特定的重金屬離子，在無(wú)壓力驅動(dòng)的條件下，在一種二維材料基薄膜上實(shí)現多種重金屬離子的去除是一個(gè)具有挑戰性的課題。

徐藝軍課題組通過(guò)在二維碳化鈦組裝成膜過(guò)程中，引入還原氧化石墨烯，對其納米片進(jìn)行插層防止堆疊，從而顯著(zhù)增加膜材料與水體中重金屬離子的接觸面積。在此基礎上，研究人員對二維碳化鈦基薄膜進(jìn)一步進(jìn)行表面羥基化處理，不僅可以有效改善其水潤濕性，而且還可以增強對重金屬離子的吸附和還原作用。

在微觀(guān)結構和表面性質(zhì)優(yōu)化的協(xié)同效應下，二維碳化鈦基薄膜對于水體中的多種重金屬陽(yáng)離子和重金屬陰離子有明顯的去除作用。此外，回收的二維碳化鈦基薄膜可以進(jìn)行再生處理，實(shí)現循環(huán)利用。

專(zhuān)家表示，該研究為合理利用二維材料基薄膜，實(shí)現其在水體凈化中的應用開(kāi)辟了一條可能的新途徑。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41893-019-0373-4

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