何大平/寇宗魁今日ACS Nano：超快宏观组装，高强度氧化石墨烯薄膜！

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作者：Zhe Wang、Boyang Mao通讯作者：何大平教授、寇宗魁研究员通讯单位：武汉理工大学DOI:10.1021/acsnano.1c09319
　

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具有可持续高强度的宏观组装氧化石墨烯(GO)薄膜，在用于水净化的离子和分子过滤或用于传感器的快速响应等方面具有广阔的应用前景。传统的自下而上宏观组装制备GO膜通常通过扩大层间空间来优化，从而加快水流通过；然而，该过程通常会导致强度、组装时间和整体厚度三者出现折衷。

图1. GO/NMOF-Co薄膜的超快宏观组装。
文章要点1：在本文中，作者通过将钴基金属-有机骨架纳米片NMOF-Co)的超亲水桥作为额外的水“通道”引入至GO片(GO/NMOF-Co)的层间空间中，从而成功开发出一个高强度宏观薄膜组装体，其厚度从纳米级到厘米级可调。
文章要点2：研究发现，GO/NMOF-Co薄膜的组装时间仅为18 s，比纯GO (154 h)的组装时间快30800倍。更重要的是，所制备出的薄膜强度高达124.4 MPa，比通过过滤制备出的GO薄膜高出3倍以上。
文章要点3：通过引入不同的插层材料，作者系统地研究了亲水性对膜组装的影响，表明除了层间距外，层间亲水性在GO膜的宏观组装中起着更决定性的作用。该研究为高强度二维材料的快速宏观组装提供了基本启示。

图2. 插层剂亲水性和层间距对成膜速率的影响。

图3. 真空过滤快速制备GO/NMOF-Co块体及基于RGO/NMOF-Co气凝胶的压力传感器性能研究。

图4. GO/NMOF-Co薄膜的力学性能。

参考文献

Zhe Wang, Boyang Mao, Ming Zhao, David G. Calatayud, Wei Qian, Peng Li, Zhigang Hu, Huaqiang Fu, Xin Zhao, Shilin Yan, Zongkui Kou, Daping He.Ultrafast Macroscopic Assembly of High-Strength Graphene Oxide Membranes by Implanting an Interlaminar Superhydrophilic Aisle. ACS Nano. 2022. DOI: 10.1021/acsnano.1c09319.https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09319

信息来源：公众号【材料最TOP】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。