GO量子点的改性作用及性能分析

研究表明，随着GO的片层尺寸从几微米到几百纳米的变化，其离子透过性显著提高，因为纳米片之间形成更多的毛细管道。同GO相比，GO量子点（GO Quantum Dots，GOQDs）具有更小的尺寸、更高的比表面积，也可作为RO膜的改性剂。Song等将GOQDs分散于MPD水相中制备得到了PA-GOQDs复合膜。GOQDs的表征结果如图2-6所示，GOQDs样品的高度在0.4～1.8nm，动态光散射表征结果显示其平均直径为11nm，从TEM图像可以看出其形貌为圆形。Zeta电位表征说明其表面带负电荷，FTIR表征显示其表面带有羧基和羟基，拉曼表征显示GOQDs具有较高的ID/IG，这说明其边缘缺陷较多，跟预期一致。

图2-6　GOQDs的表征

（a）GOQDs的AFM图像；（b）GOQDs的高度分布；（c）GOQDs的尺寸分布（动态光散射表征结果）；（d）GOQDs的TEM图像；（e）GOQDs的高分辨TEM图像；（f）GOQDs的尺寸分布（TEM图像统计结果）；（g）不同的pH下的Zeta电位；（h）GOQDs的FTIR光谱；（i）GOQDs的拉曼光谱(www.xing528.com)

SEM结果表明，GOQDs的引入改变了膜的形貌，在初始膜的脊-谷结构上增加了突出区域和粒状形貌。从截面的表征可以看出，GOQDs导致聚合得到的PA分离层厚度减小。AFM结果显示，GOQDs的引入增大了膜的粗糙度。在界面聚合反应过程中，MPD需要透过GOQDs与TMC反应，GOQDs层的阻隔延缓了PA分离层的形成，减小了PA分离层的厚度，其自身周围形成团聚体，显著提高了膜层的粗糙度。

膜的水通量和脱盐率的测试结果表明，引入一定量的GOQDs可以提高膜的水通量，而不影响脱盐率。因为，一方面GOQDs提高了膜层亲水性，其构成的纳米通道缩短了水传输的路径，但是PA分离层的质量是决定膜脱盐性能的关键，引入过多的GOQDs会影响界面聚合得到的PA分离层的质量，从而导致脱盐性能下降。此外，该PA-GOQDs复合膜可长期稳定运行120h，GOQDs还可同时提高膜抗污染和抗氯性能。

Mahdavi等使用氮掺杂的GOQDs（Nitrogen-doped GOQDs，N-GOQDs）作为添加剂提高了RO膜的水通量。同时，PA和N-GOQDs形成的共价键提高了复合膜的热稳定性。