1. Ottimizzazione della spaziatura tra gli strati:
- Aumentare la spaziatura tra gli strati tra i fogli RGO può facilitare il trasporto dell'acqua fornendo più percorsi per il passaggio delle molecole d'acqua. Ciò può essere ottenuto intercalando ioni o molecole tra gli strati RGO.
- Incorporando gruppi funzionali idrofili, come gruppi idrossilici (-OH) o carbossilici (-COOH), nella struttura RGO può aumentare l'assorbimento di acqua e migliorare la permeabilità all'acqua.
2. Funzionalizzazione della superficie:
- La funzionalizzazione della superficie RGO con gruppi caricati positivamente, come i sali di ammonio quaternario, può migliorare la repulsione elettrostatica tra la membrana e gli ioni caricati negativamente, portando ad un maggiore rigetto di sali e altre specie cariche.
- L'innesto di polimeri zwitterionici o idrofili sulla superficie RGO può creare uno strato di idratazione che riduce l'interazione tra la membrana e i fouling, mitigando così l'incrostazione della membrana e mantenendo un'elevata permeabilità all'acqua.
3. Creazione di nanocanali e pori:
- L'introduzione di nanocanali o pori nella struttura della membrana RGO può aumentare significativamente la permeabilità all'acqua senza compromettere le prestazioni di rigetto. Ciò può essere ottenuto mediante attacco controllato o incorporando porogeni durante la fabbricazione della membrana.
- La dimensione e la distribuzione dei nanopori possono essere adattate per ottenere l'equilibrio desiderato tra flusso d'acqua e reiezione del sale.
4. Compositi RGO-MXene:
- Gli MXeni sono una classe di carburi, nitruri o carbonitruri di metalli di transizione bidimensionali. Hanno eccellenti proprietà di trasporto dell'acqua e possono essere combinati con RGO per formare membrane composite.
- Le membrane RGO-MXene mostrano una migliore permeabilità all'acqua e una migliore reiezione del sale rispetto alle membrane RGO pure.
- Gli effetti sinergici tra gli strati RGO e MXene migliorano l'idrofilia della membrana, la spaziatura tra gli strati e le capacità di setacciatura degli ioni.
5. Membrane ibride:
- L'integrazione dell'RGO con altri materiali, come strutture metallo-organiche (MOF), nanotubi di carbonio (CNT) o nanomateriali polimerici, può portare a membrane ibride con prestazioni migliorate.
- Queste membrane ibride combinano i vantaggi di diversi materiali, portando a una migliore permeabilità all'acqua, efficienza di rigetto e proprietà antivegetative.
6. Riduzione dei difetti e integrità strutturale:
- Ridurre al minimo i difetti e garantire l'integrità strutturale delle membrane RGO sono fondamentali per ottenere un'elevata permeabilità all'acqua e prestazioni di reiezione.
- Membrane prive di difetti con strutture continue e ben organizzate possono prevenire efficacemente perdite d'acqua e migliorare la stabilità complessiva della membrana.
Implementando queste strategie, la permeabilità all'acqua e le prestazioni di reiezione delle membrane RGO possono essere significativamente migliorate, rendendole candidati promettenti per applicazioni di purificazione e desalinizzazione dell'acqua.
