Research progress in composite nanofiltration membranes modified with MXene

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.12.021

Abstract

Abstract:

This review paper comprehensively reviews recent advancements in the development of MXene⁃based composite nanofiltration membranes. By outlining the primary synthesis routes for MXene nanomaterials， the review critically analyzes various strategies for constructing thin⁃film composite membranes with MXene， highlighting the distinct advantages of each approach， such as enhanced water permeability or improved selectivity. The multifaceted roles of MXene in modifying membrane properties， including permeability， selectivity， and antifouling performance， are thoroughly discussed. Finally， the review addresses the current challenges hindering the widespread application of MXene⁃based nanofiltration membranes and offers perspectives on promising future research directions. This work aims to provide valuable insights and guide further innovation in the field of high⁃performance separation membranes.

Key words: MXene, membrane separation, interlayer, hybrid matrix membrane, nanofiltration membrane

CLC Number:

TQ320.72⁺1

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Figures/Tables 11

References 49

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MXene基材料	负载方式	水通量/LMH·bar^-1	盐/染料截留率	参考文献
COOH–Ti₃C₂T_x	涂刷法	12.90	MgSO₄ （99.1 %）	［45］
Ti₃C₂T_x⁃TA⁃PEI	层层自组装法	204.00	埃文思蓝（EB）（99.9 %） 758.1的超高染料/盐分离比	［26］
ZnO⁃Ti₃C₂T_x	真空辅助过滤	138.81	CR（5.44 %）循环6次后RhB>88.48 %	［32］
TiO₂⁃Ti₃C₂T_x	喷涂法	11.10	MgSO₄（98.29 %）	［7］
Ti₃C₂T_x⁃MoS₂	真空辅助过滤	150~242	MO（95.8 %） CR（99.3 %） MB（98.5 %） Rh（99 %）	［33］
Amino acid⁃bonded Ti₃C₂T_x	真空辅助过滤	7.17~13.11 LMH/bar	MgSO₄（86.28 %） MgCl₂（81.36 %，） Na₂SO₄（72.88 %） NaCl（66.82 %）	［40］
HPEI⁃AgNP@ Ti₃C₂T_x	真空辅助过滤	24.63~30.73	MgSO₄（84.15 %）， MgCl₂（77.01 %） Na₂SO₄（74.67 %） NaCl（56.58 %）	［49］
MXene+SFNs	界面聚合	24.45	CR（99.41 %）对二甲苯亮色花青素（99.43 %） MB（99.08 %） Na₂SO₄（64.30 %） MgSO₄（14.35 %） MgCl₂（3.90 %） NaCl（15.85 %）	［24］
Ti₃C₂T_x⁃PDA	界面聚合	38.20	CR（99.7 %）活性蓝（RB19）（99.6 %）， MB（98.5 %）考马斯亮蓝（CBB）（99.5 %） NaCl（12.6 %） Na₂SO₄（29.9 %）	［42］
Ti₃C₂T_x	混合基质	2 880.00	97.9 %的除油率水蒸气渗透率（WVP）达到 18 100 GPU	［36］
ZnFeO @MXene	混合基质	492.80	BSA（92.5 %）高染料/盐分离比 CR （97.3 %） Na2SO（ 8 %）	［37］

MXene基材料	负载方式	水通量/LMH·bar^-1	盐/染料截留率	参考文献
COOH–Ti₃C₂T_x	涂刷法	12.90	MgSO₄ （99.1 %）	［45］
Ti₃C₂T_x⁃TA⁃PEI	层层自组装法	204.00	埃文思蓝（EB）（99.9 %） 758.1的超高染料/盐分离比	［26］
ZnO⁃Ti₃C₂T_x	真空辅助过滤	138.81	CR（5.44 %）循环6次后RhB>88.48 %	［32］
TiO₂⁃Ti₃C₂T_x	喷涂法	11.10	MgSO₄（98.29 %）	［7］
Ti₃C₂T_x⁃MoS₂	真空辅助过滤	150~242	MO（95.8 %） CR（99.3 %） MB（98.5 %） Rh（99 %）	［33］
Amino acid⁃bonded Ti₃C₂T_x	真空辅助过滤	7.17~13.11 LMH/bar	MgSO₄（86.28 %） MgCl₂（81.36 %，） Na₂SO₄（72.88 %） NaCl（66.82 %）	［40］
HPEI⁃AgNP@ Ti₃C₂T_x	真空辅助过滤	24.63~30.73	MgSO₄（84.15 %）， MgCl₂（77.01 %） Na₂SO₄（74.67 %） NaCl（56.58 %）	［49］
MXene+SFNs	界面聚合	24.45	CR（99.41 %）对二甲苯亮色花青素（99.43 %） MB（99.08 %） Na₂SO₄（64.30 %） MgSO₄（14.35 %） MgCl₂（3.90 %） NaCl（15.85 %）	［24］
Ti₃C₂T_x⁃PDA	界面聚合	38.20	CR（99.7 %）活性蓝（RB19）（99.6 %）， MB（98.5 %）考马斯亮蓝（CBB）（99.5 %） NaCl（12.6 %） Na₂SO₄（29.9 %）	［42］
Ti₃C₂T_x	混合基质	2 880.00	97.9 %的除油率水蒸气渗透率（WVP）达到 18 100 GPU	［36］
ZnFeO @MXene	混合基质	492.80	BSA（92.5 %）高染料/盐分离比 CR （97.3 %） Na2SO（ 8 %）	［37］