上海高研院石墨烯復(fù)合膜高效脫鹽研究取得進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院低碳轉(zhuǎn)化科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員曾高峰團(tuán)隊(duì)在石墨烯復(fù)合膜的改性與結(jié)構(gòu)調(diào)控及在海水淡化中分離機(jī)理的研究取得新進(jìn)展。該工作以Interfacial Ions Sieving for Ultrafast and Complete Desalination through 2D Nanochannel Defined Graphene Composite Membranes為題，發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)納米》（ACS Nano）上。 ;'?l$
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二維石墨烯基材料，如氧化石墨烯（GO），因其接近單原子厚度、可調(diào)控的納米結(jié)構(gòu)以及不易降解結(jié)垢的特性，在膜分離領(lǐng)域取得大量研究成果。但是，GO片層的親水性和層間弱相互作用會(huì)阻礙水傳輸并易溶脹，因此GO膜在小離子脫鹽中并無(wú)優(yōu)異性能，而石墨烯具有二維結(jié)構(gòu)以及憎水光滑低阻表面，使其在脫鹽方面具有潛力。 O}tZ - 'T
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科研人員在前期膜材料研究基礎(chǔ)上（ACS Cent Sci 2019, 5, 1834; Adv Mater 2018, 1705775; J Membrane Sci 2018, 552, 13; Nat Commun 2017, 8, 825; Chem Eng J 2017, 313, 957），開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)單易行的硫醇-烯點(diǎn)擊法制備全氟烷基接枝石墨烯（fGraphene）復(fù)合膜，其片層通道被精確控制在~1.1 nm。在接觸式膜蒸餾測(cè)試中，fGraphene膜對(duì)鹽水小離子具有近乎完全的脫鹽率，而水通量則達(dá)到30 LMH，比商用膜和GO膜高數(shù)十倍（圖1）。fGraphene膜優(yōu)異的快速離子脫除性能歸因于其獨(dú)特的雙重傳質(zhì)孔道網(wǎng)絡(luò)，即大部分液態(tài)水不經(jīng)過(guò)相變直接從二維納米通道界面?zhèn)鬏敗Ｔ摴ぷ魇状握故境鲈诙询B態(tài)多層石墨烯基膜上能夠?qū)崿F(xiàn)高效脫鹽，提供了石墨烯膜功能化的方法，揭示了傳輸機(jī)理，為石墨烯材料在膜分離領(lǐng)域的更多應(yīng)用提供可能。 vGc,vjC3x
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fGraphene膜界面篩分示意圖及不同濃度NaCl溶液的水通量 k >F 'ypm
研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)和上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的資助。 +awW3^1Ed
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相關(guān)鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.1c00987
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