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突破传统限制!少层纳米多孔石墨烯分离膜实现高效海水淡化

 新材料君

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原子薄层二维材料稳定性佳,是高性能分离膜理想单元,在海水淡化领域前景重要。纳米多孔二维材料分离膜有单原子层纳米多孔和层状结构两种,却长期面临渗透率和选择性难以平衡的问题。单原子层的水渗透率高但离子选择性低,层状结构的离子选择性高却水渗透率低。

近日,《国家科学评论》发表了武汉大学袁荃、杨雁冰及刘抗教授在石墨烯分离膜领域的合作成果。研究团队将少层原子薄层纳米多孔石墨烯交错堆叠,构建出兼具高渗透率和选择性的二维材料分离膜。此结构中,纳米孔提供一维传输通道,其边缘含氧官能团作结构支撑并提供二维通道;二维通道内部因无含氧官能团,水渗透率大幅提高。且一维通道通过尺寸筛分、二维通道通过门控效应与盐离子作用,提高了离子选择性。

研究表明,该分离膜能高效分离水分子和盐离子,水渗透率达77.8 L m–2 h–1 bar–1,对亚纳米尺寸单价盐离子分离选择性为95.2%。该研究为海水淡化用二维材料分离膜提供潜在方案,也为探究分子/离子传输行为提供平台。 

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