Pressure-driven ultrafiltration membranes are important in separation applications. Advanced filtration membranes with high permeance and enhanced rejection must be developed to meet rising worldwide demand. Here we report nanostrand-channelled graphene oxide ultrafiltration membranes with a network of nanochannels with a narrow size distribution (3–5 nm) and superior separation performance. This permeance offers a 10-fold enhancement without sacrificing the rejection rate compared with that of graphene oxide membranes, and is more than 100 times higher than that of commercial ultrafiltration membranes with similar rejection. The flow enhancement is attributed to the porous structure and significantly reduced channel length. An abnormal pressure-dependent separation behaviour is also reported, where the elastic deformation of nanochannels offers tunable permeation and rejection. The water flow through these hydrophilic graphene oxide nanochannels is identified as viscous. This nanostrand-channelling approach is also extendable to other laminate membranes, providing potential for accelerating separation and water-purification processes. Pressure-driven ultrafiltration membranes are important for industrial and environmental applications. Here, the authors describe nanochannelled graphene oxide membranes, fabricated via a copper hydroxide nanostrand templating approach and evaluate their performance in water purification processes.

Two dimensional (2-D) Ti3C2Tx nanosheets are obtained by etching bulk Ti3C2Tx powders in HF solution and delaminating ultrasonically, which exhibit excellent removal capacity for toxic Cr(VI) from water, due to their high surface area, well dispersibility, and reductivity. The Ti3C2Tx nanosheets delaminated by 10% HF solution present more efficient Cr(VI) removal performance with capacity of 250 mg g–1, and the residual concentration of Cr(VI) in treated water is less than 5 ppb, far below the concentration (0.05 ppm) of Cr(VI) in the drinking water standard recommended by the World Health Organization. This kind of 2-D Ti3C2Tx nanosheet can not only remove Cr(VI) rapidly and effectively in one step from aqueous solution by reducing Cr(VI) to Cr(III) but also adsorb the reduced Cr(III) simultaneously. Furthermore, these reductive 2-D Ti3C2Tx nanosheets are generally explored to remove other oxidant agents, such as K3[Fe(CN)6], KMnO4, and NaAuCl4 solutions, by converting them to low oxidation states. These significantly expand the potential applications of 2-D Ti3C2Tx nanosheets in water treatment.

For the first time, pressure, salt concentration and pH demonstrated advantages for tuning the nanochannels within lamellar graphene oxide (LGO) membranes to control the separation of small molecules. This provides a new avenue for designing and engineering efficient LGO membranes for molecular separation.

Due to their unique physical and chemical properties, graphene oxide nanosheets represent an emerging star material for novel separation membranes.

Abstract Extraction of lithium ions from salt‐lake brines is very important to produce lithium compounds. Herein, we report a new approach to construct polystyrene sulfonate (PSS) threaded HKUST‐1 metal–organic framework (MOF) membranes through an in situ confinement conversion process. The resulting membrane PSS@HKUST‐1‐6.7, with unique anchored three‐dimensional sulfonate networks, shows a very high Li + conductivity of 5.53×10 −4 S cm −1 at 25 °C, 1.89×10 −3 S cm −1 at 70 °C, and Li + flux of 6.75 mol m −2 h −1 , which are five orders higher than that of the pristine HKUST‐1 membrane. Attributed to the different size sieving effects and the affinity differences of the Li + , Na + , K + , and Mg 2+ ions to the sulfonate groups, the PSS@HKUST‐1‐6.7 membrane exhibits ideal selectivities of 78, 99, and 10296 for Li + /Na + , Li + /K + , Li + /Mg 2+ and real binary ion selectivities of 35, 67, and 1815, respectively, the highest ever reported among ionic conductors and Li + extraction membranes.

Two-dimensional layered materials have joined in the family of size-selective separation membranes recently. Here, chemically exfoliated tungsten disulfide (WS2) nanosheets are assembled into lamellar thin films and explored as an ultrafast separation membrane for small molecules with size of about 3 nm. Layered WS2 membranes exhibit 5- and 2-fold enhancement in water permeance of graphene oxide membranes and MoS2 laminar membranes with similar rejection, respectively. To further increase the water permeance, ultrathin nanostrands are used as templates to generate more fluidic channel networks in the WS2 membrane. The water permeation behavior and separation performance in the pressure loading–unloading process reveal that the channels created by the ultrathin nanostrands are cracked under high pressure and result in a further 2-fold increase of the flux without significantly degrading the rejection for 3 nm molecules. This is supported by finite-element-based mechanical simulation. These layered WS2 membranes demonstrate up to 2 orders of magnitude higher separation performance than that of commercial membranes with similar rejections and hold the promising potential for water purification.

To improve the electrochemical performance of positive electrode materials, constructing graded nanostructures is a worthwhile approach. This study successfully synthesized nitrogen-doped graphene quantum dots (NGQD) modified (Ni