Optimizing graphene oxide membranes for effective removal of dyes by modulating the reduction degree and doped nitrogen

聚偏氟乙烯 石墨烯 亚甲蓝 吸附 化学工程 材料科学 氧化物 氮气 刚果红 热液循环 纳米技术 光催化 化学 有机化学 催化作用 生物化学 工程类 冶金
作者
Juan Bai,Jianren Huang,Qirui Wu,Lunhui Guan
出处
期刊:RSC Advances [Royal Society of Chemistry]
卷期号:12 (20): 12622-12630 被引量:1
标识
DOI:10.1039/d2ra00725h
摘要

The excellent mechanical and chemical characteristics of graphene oxide (GO) enable their potential application in the realm of membrane separation. However, the expansion and instability of GO nanosheets in water limit its application. In this work, nitrogen-doped GO (NGO) was obtained by a harmless hydrothermal reduction method. The obtained NGO films were attached to a polyvinylidene fluoride support membrane by vacuum filtration. By changing the hydrothermal reaction temperature, the reduction degree of GO and doping amount of nitrogen was adjusted to control the inter-layer structure and permeability of NGO. The defect of NGO nanosheets and the reduction of oxygen-containing functional groups could accelerate the transportation of water molecules through the inter-layer space of the hydrophobic graphene sheets. Significantly, the polarization and high adsorption energy of pyridine-N serve as a supplement to the exclusion mechanism of the inter-layer spacing. NGO membranes have better permeability than the initial GO membranes without sacrificing the rejection rate. The optimized NGO film has a significant rejection rate of above 99% for various dyes, such as methylene blue, Congo red and methyl blue.

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