1. Optimización del espaciado entre capas:
- Aumentar el espacio entre capas entre las láminas de RGO puede facilitar el transporte de agua al proporcionar más vías para el paso de las moléculas de agua. Esto se puede lograr intercalando iones o moléculas entre las capas de RGO.
- La incorporación de grupos funcionales hidrófilos, como grupos hidroxilo (-OH) o carboxilo (-COOH), en la estructura del RGO puede aumentar la absorción de agua y mejorar la permeabilidad al agua.
2. Funcionalización de superficies:
- Funcionalizar la superficie RGO con grupos cargados positivamente, como sales de amonio cuaternario, puede mejorar la repulsión electrostática entre la membrana y los iones cargados negativamente, lo que lleva a un mayor rechazo de sales y otras especies cargadas.
- El injerto de polímeros zwitteriónicos o hidrófilos en la superficie del RGO puede crear una capa de hidratación que reduce la interacción entre la membrana y las incrustaciones, mitigando así la incrustación de la membrana y manteniendo una alta permeabilidad al agua.
3. Creando Nanocanales y Poros:
- La introducción de nanocanales o poros en la estructura de la membrana RGO puede aumentar significativamente la permeabilidad al agua sin comprometer el rendimiento del rechazo. Esto se puede lograr mediante grabado controlado o incorporando porógenos durante la fabricación de la membrana.
- El tamaño y la distribución de los nanoporos se pueden adaptar para lograr el equilibrio deseado entre el flujo de agua y el rechazo de sal.
4. Compuestos RGO-MXene:
- Los MXenos son una clase de carburos, nitruros o carbonitruros de metales de transición bidimensionales. Tienen excelentes propiedades de transporte de agua y pueden combinarse con RGO para formar membranas compuestas.
- Las membranas RGO-MXene exhiben una permeabilidad al agua y un rechazo de sal mejorados en comparación con las membranas RGO puras.
- Los efectos sinérgicos entre las capas RGO y MXene mejoran la hidrofilicidad de la membrana, el espaciado entre capas y las capacidades de tamizado de iones.
5. Membranas híbridas:
- La integración de RGO con otros materiales, como estructuras organometálicas (MOF), nanotubos de carbono (CNT) o nanomateriales poliméricos, puede dar como resultado membranas híbridas con un rendimiento mejorado.
- Estas membranas híbridas combinan las ventajas de diferentes materiales, lo que mejora la permeabilidad al agua, la eficiencia de rechazo y las propiedades antiincrustantes.
6. Reducción de defectos e integridad estructural:
- Minimizar los defectos y garantizar la integridad estructural de las membranas RGO son cruciales para lograr una alta permeabilidad al agua y un rendimiento de rechazo.
- Las membranas libres de defectos con estructuras continuas y bien organizadas pueden prevenir eficazmente las fugas de agua y mejorar la estabilidad general de la membrana.
Al implementar estas estrategias, la permeabilidad al agua y el rendimiento de rechazo de las membranas RGO se pueden mejorar significativamente, lo que las convierte en candidatas prometedoras para aplicaciones de purificación y desalinización de agua.
