納濾（Nanofiltration）是一種高效節能的膜分離工藝，可有效地去除多價離子和有機化合物，在水處理、制藥和食品工業中有巨大的前景。通常納濾膜具有0.5-5 nm范圍內的納米孔，可以實現200-1000 Da的標稱分子量截止值。石墨烯（Graphene）是一種二維（2D）材料，具有良好的柔韌性、較大的表面積、優異的導電性等優點，而由其組成的氧化石墨烯（graphene oxide, GO）具有水遷移和高效分子篩的特點。然而，GO納米片極為親水，導致GO膜在水環境中無法控制膨脹和穩定性差。

近日，華東理工大學龍東輝教授和牛波博士（通訊作者）等人報道了一種通用且簡便的膠體合成策略，并利用該策略制備了用于納濾膜（Nanofiltration）的超細金屬氧化物/rGO納米復合材料。該合成基于利用氧化石墨烯（GO）表面上的氧官能團作為快速異相成核的優先位點，導致在還原氧化石墨烯（rGO）表面形成亞3 nm尺寸、單分散以及高密度負載的金屬氧化物納米顆粒。該合成策略對于錨定各種金屬氧化物納米顆粒（ZnO、CoO、CuO、Fe₂O₃、Nb₂O₅、La₂O₃和MoO₃等）以及金屬硫化物（ZnS、MoS₂納米顆粒等）具有高度的通用性。

綜上所述，作者展示了一種通用且簡便的策略，可以通過用于納米過濾的異質成核和生長過程合成超細金屬氧化物/rGO納米復合材料。合成的關鍵是利用GO上的氧官能團，它們通過靜電吸引對Zn²⁺具有結合能力，并且按順序觸發異相成核。該合成的另一個重要優點是通過這些超細金屬氧化物納米顆粒的均勻粘附，有效抑制了所制備的rGO納米片的起皺和堆疊。

這些金屬氧化物納米顆粒的粘附不僅導致rGO納米片的物理分離，而且還形成用于膜濕法處理的穩定分散體。水分子可以很容易地穿過納米顆粒之間的狹窄空間，而大分子染料會根據它們的大小和形狀被選擇性地排斥。此外，通過使用不同尺寸和負載量的金屬氧化物納米顆粒，膜微結構可以垂直和橫向翻轉，擴展了其在水處理、溶劑脫水和有機物篩分等按需應用中的巨大潛力。

General synthesis of ultrafine metal oxide/reduced graphene oxide nanocomposites for ultrahigh-flux nanofiltration membrane.Nature Communications, 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-28180-4.