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全球饮用水日益增长的需求是全球面临的主要挑战，要想长期可持续生活必须解决饮用水问题。虽然地球上有大量水，但绝大多数（> 98％）是不可饮用的形式（例如，海水，微咸水或污水）。可行且可持续的解决方案需要新的材料和工艺来有效地从污染源中净化水，其中包括清除碎屑，生物物质，有机和无机杂质以及各种盐。其中，最具挑战性的杂质是盐和小的中性有机分子，因为它们的流体动力学尺寸可与水分子媲美，从而使基于尺寸的分离变得复杂。为了解决这些问题，低成本的膜是需要选择性的阻隔离子和中性物质，但仍然允许水快速运输。因此净水技术的提高可以显著缓解水资源问题，对于人类可持续发展具有重要意义！ 近年来，先进的纳米材料已成为水净化新技术的前沿。例如，超薄碳基二维(2D)材料，如石墨烯和氧化石墨烯(GO)，由于其机械/热/化学稳定性、气孔可控和化学功能可控，是很好的膜候选材料。由于氧化石墨烯膜的低成本和可制造性，已经对其进行了广泛的研究。氧化石墨烯膜是典型的多层膜，运输发生在堆积的氧化石墨烯片层之间，以及通过片层内部或之间的任何孔隙或缺陷。决定膜性能的层间间距是通过交联、环氧树脂浇铸、电、预用膜在各种盐中浸泡数周来控制的。尽管这些膜很有潜力，但也存在一些局限性:(1)膜在水中发生溶胀，由于层间间隔增加而降低了离子选择性;(2)由于水与石墨烯表面官能团之间的摩擦式相互作用，导致水通量减少;(3)在因溶胀或溶解而失效或力学失效前使用寿命有限。 二维薄膜由于其对物质具有优异过滤性能而受到了广泛的关注。二硫化钼（MoS2）层状膜在水性环境中表现出比其广泛研究的基于石墨烯膜优越的稳定性。然而，诸如高盐度水中离子去除率低，水通量低以及随时间变化的稳定性低等挑战阻碍了其作为可行技术的潜在应用。 近日，美国东北大学Meni Wanunu课题组报告了具有一到两层厚多孔纳米片的复合层状MoS2膜。这些膜具有多孔网络结构，并且具有可调节的表面电荷、孔径和层间间距。在正向渗透中，这种膜在高盐度下会阻隔超过99％的盐，而在反渗透中，小分子有机染料和盐会被有效过滤。最终，这种膜可稳定运行一个月以上，这意味着它们在商业净水应用中具有很大潜力！这项研究工作以“High permeability sub-nanometre sieve composite MoS2 membranes”为题发表在国际顶级期刊《Nature Communications》上。 论文链接： https://www./articles/s41467-020-16577-y 图1. 多孔MoS2纳米片 图2.层间排列，孔径，纳米片层间距对脱盐率的影响 图3 连续操作下的脱盐率和稳定性 图4阻隔性能比较 图5 离子过滤的亚纳米通道 |
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