GO表面丰富的含氧官能团使其成为化学反应的天然平台，可在GO涂层与高分子滤膜之间引入交联剂，使其通过共价键相互作用产生更强的结合力。
Meng等（Meng，2013）在PSF滤膜表面沉积了一层PDA，然后使用TMC将GO涂层与PDA进行化学键交联。如图3-10所示，在此反应过程中，TMC的酰氯基团同时与GO表面的羟基或羧基和PDA表面的氨基或羟基发生反应。之后通过层层自组装的方法交替沉积GO和TMC，GO层片之间也被共价交联具有更优的稳定性。
图3-10 在PSF膜表面制备GO薄膜的流程和反应机理示意图
（a）在PSF膜表面层层自组装制备GO薄膜的流程图；（b）TMC和PDA的反应机理图；（c）TMC和GO的反应机理图
虽然在高分子膜表面引入PDA可以提供化学反应的活性位点，有利于GO涂层与基底的共价结合，但PDA层同时造成膜通量严重下降（1个数量级），因此，选择合适的交联剂将GO涂层和高分子基底直接进行化学键连接更有意义。如图3-11所示，Perreault等使用EDC和N-羟基琥珀酰亚胺（N-hydroxysuccinimide，NHS）将GO和PA膜表面的羧基活化，然后以ED为交联剂将GO涂层和PA基底直接共价连接。在此反应过程中，ED的氨基与GO和PA的活化基团发生反应形成酰胺键。
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图3-11 GO涂层与TFC膜的共价连接反应机理示意图
Zeng等在微滤膜表面引入氨基官能团，然后通过相似的方法使官能团活化从而将GOQDs共价沉积在膜表面。
此外，Huang等提出了一种光化学辅助接枝法将GO涂层共价键合在RO膜表面。在此反应中，通过固态叠氮反应使GO表面的环氧基被叠氮基取代形成叠氮官能化GO（Azide-functionalized GO，AGO），然后使用UV辐照激活单线态氮化物中间体使其与PA表面的苯环反应，从而将GO涂层固定在PA分离层表面，如图3-12所示。
图3-12 AGO的合成及通过UV活化使GO共价接枝在PA表面的反应示意图
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