一篇Science!武汉大学袁荃/段镶锋团队:大面积石墨烯复合纳滤膜为海水淡化带来希望!

虽然理论预测和实验研究均表明单层纳孔石墨烯膜具有超快的水渗透和选择性分离能力,是优异的海水淡化膜材料,但要将其实际应用起来仍然存在不少挑战,其中最核心的挑战在于:规模化制备具有充分机械强度的的石墨烯基纳滤膜。

一篇Science!武汉大学袁荃/段镶锋团队:大面积石墨烯复合纳滤膜为海水淡化带来希望!

海水淡化和净化是获取洁净水源的重要途径之一。理想的水处理膜应该具有以下关键特征:1)够薄,从而最大化渗透率;2)充分的机械强度,从而避免破损和溶质泄漏;3)均匀而窄的孔径分布,以便有效分离。虽然理论预测和实验研究均表明单层纳孔石墨烯膜具有超快的水渗透和选择性分离能力,是优异的海水淡化膜材料,但要将其实际应用起来仍然存在不少挑战,其中最核心的挑战在于:规模化制备具有充分机械强度的的石墨烯基纳滤膜。

规模化生产与充分机械强度之间的矛盾:大面积石墨烯中会不可避免的产生面内晶界,严重削弱其机械强度,而孔隙的引入会进一步损害单层石墨烯的结构完整性。

针对以上问题,6月14日,武汉大学袁荃教授和UCLA段镶锋教授团队在science发表论文,合作开发了一种大面积石墨烯-纳米网/单壁碳纳米管(GNM/SWNT)杂化膜。这种膜在拥有原子级厚度的同时,还具备优异的机械强度。

如何兼顾两者?1)单层GNM具有高密度亚纳米孔,在有效输运水分子的同时可阻断溶质离子或分子,从而实现尺寸选择性分离。2)SWNT网络将GNM物理地分离成微小岛屿,并作为支持GNM的微框架,确保了原子级薄GNM的结构完整性。

图文解析

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图1.大面积高强度GNM/SWNT杂化膜进行高效水脱盐处理示意图

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图2.  GNM/SWNT复合膜的制备和结构表征。

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图3.  GNM/SWNT复合膜的机械强度分析。

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图4.  GNM/SWNT复合膜的水脱盐性能评价。

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图5. 管状模型中弯曲膜的水淡化性能。

文章链接:

https://science.sciencemag.org/content/364/6445/1057

(本文转自:Science官网、研之成理。文章为作者独立观点,不代表青塔立场,转载请联系原作者。)

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