水环境问题(包括洁净水源短缺和水污染)正在影响着现代社会和工业的可持续发展，水资源危机是21世纪人类可持续发展所面临的全球性挑战。水危机的核心主要来源于两方面的矛盾，其一是洁净水供应不足与需求量大之间的矛盾；其二是人们日益增长的水质需求与低效的水处理工艺之间的矛盾。
因此，缓解水危机需要对传统的水处理技术进行改革与创新，并借助生物、化学、材料等基础与前沿学科交叉融合。今天承压君，带你走进石墨烯小世界之氧化石墨烯与MXenec用于水的净化。
氧化石墨烯（GO）作为石墨烯重要的衍生物，因其较高的比表面积、表面丰富的官能团以及和石墨烯相似的片层结构，已经在聚合物改性、生物医药及光电等领域具有了广泛应用。除此之外，GO还具有良好的离子选择性好、机械性能优、易化学改性及耐污染等特征，成为净水领域理想的二维纳米材料。
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然而，氧化石墨烯（GO）在水中不能稳定存在，并且其薄膜表面存在很大的曲面，会阻碍水分子透过薄膜，这些特征使GO膜在净水领域的应用受到了极大的限制。
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近年来，人们探究了许多方法来提高GO膜在水中的稳定性和对水分子的透过性，而最常用的方法是将其他纳米材料，如碳纳米管、石墨化氮化碳、石墨烯等加入到GO膜中，以调整薄膜的纳米通道尺寸。
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MXene是一种具有丰富表面官能团的早期过渡金属碳化物和氮化物。由于MXene表面含有丰富的官能团，使其表面具有良好的亲水性，能够有效促进水分子在纳米通道中的运输。同时，研究发现MXene在水中比较稳定，这些特性使MXene能够提高GO膜在水中的稳定性和对水分子的透过性。
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目前为止，Ti3C2Tx是被研究最多的一种MXene，已被制备成薄膜应用于各种分离领域，尤其是水的净化领域。广州承压院国家石墨烯产品质量监督检验中心（广东）制备出了MXene-GO薄膜，并对薄膜进行了改性，对薄膜的结构，组成及离子筛分性能进行了研究，以期制备出结构稳定，性能良好的MXene-GO水净化薄膜，并开发出系统的水净化薄膜检测方法，助力GO与MXene在净水领域的应用。
图5 MXene-GO膜的离子筛分性能
图6 MXene-GO膜的原子力图片
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