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Locking Patterned Carbon Nanotube Cages by Nanofibrous Mats to Construct Cucurbituril[n]-Based Ultrapermselective Dye/Salt Separation Membranes
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2023-05-08 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c05105 Liu-Lin Zhao 1 , Xue-Li Cao 1 , Cong Luo 1 , Qian Wang 1 , Tian-Dan Lu 1 , Ming-Jian Tang 1 , Shi-Peng Sun 1 , Weihong Xing 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2023-05-08 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c05105 Liu-Lin Zhao 1 , Xue-Li Cao 1 , Cong Luo 1 , Qian Wang 1 , Tian-Dan Lu 1 , Ming-Jian Tang 1 , Shi-Peng Sun 1 , Weihong Xing 1
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Surface patterning is a promising strategy to overcome the trade-off effect of separation membranes. Herein, a bottom-up patterning strategy of locking micron-sized carbon nanotube cages (CNCs) onto a nanofibrous substrate is developed. The strongly enhanced capillary force triggered by the abundant narrow channels in CNCs endows the precisely patterned substrate with excellent wettability and antigravity water transport. Both are crucial for the preloading of cucurbit[n]uril (CB6)-embeded amine solution to form an ultrathin (∼20 nm) polyamide selective layer clinging to CNCs-patterned substrate. The CNCs-patterning and CB6 modification result in a 40.2% increased transmission area, a reduced thickness, and a lowered cross-linking degree of selective layer, leading to a high water permeability of 124.9 L·m–2 h–1 bar–1 and a rejection of 99.9% for Janus Green B (511.07 Da), an order of magnitude higher than that of commercial membranes. The new patterning strategy provides technical and theoretical guidance for designing next-generation dye/salt separation membranes.
中文翻译:
通过纳米纤维垫锁定图案化碳纳米管笼以构建基于葫芦脲 [n] 的超选择性染料/盐分离膜
表面图案化是一种很有前途的策略,可以克服分离膜的权衡效应。在此,开发了一种自下而上的图案化策略,将微米级碳纳米管笼 (CNC) 锁定到纳米纤维基板上。CNCs 中丰富的窄通道引发的强烈增强的毛细管力赋予精确图案化的基板优异的润湿性和反重力水传输。两者对于预加载葫芦[n]脲 (CB6) 嵌入的胺溶液以形成附着在 CNCs 图案基板上的超薄(~20 nm)聚酰胺选择性层至关重要。CNCs-patterning和CB6改性导致传输面积增加40.2%,厚度减少,选择层交联度降低,导致高透水率124.9 L·m –2 h–1 bar –1,Janus Green B (511.07 Da) 的截留率为 99.9%,比商业膜高一个数量级。新的图案化策略为设计下一代染料/盐分离膜提供了技术和理论指导。
更新日期:2023-05-08
中文翻译:
通过纳米纤维垫锁定图案化碳纳米管笼以构建基于葫芦脲 [n] 的超选择性染料/盐分离膜
表面图案化是一种很有前途的策略,可以克服分离膜的权衡效应。在此,开发了一种自下而上的图案化策略,将微米级碳纳米管笼 (CNC) 锁定到纳米纤维基板上。CNCs 中丰富的窄通道引发的强烈增强的毛细管力赋予精确图案化的基板优异的润湿性和反重力水传输。两者对于预加载葫芦[n]脲 (CB6) 嵌入的胺溶液以形成附着在 CNCs 图案基板上的超薄(~20 nm)聚酰胺选择性层至关重要。CNCs-patterning和CB6改性导致传输面积增加40.2%,厚度减少,选择层交联度降低,导致高透水率124.9 L·m –2 h–1 bar –1,Janus Green B (511.07 Da) 的截留率为 99.9%,比商业膜高一个数量级。新的图案化策略为设计下一代染料/盐分离膜提供了技术和理论指导。