分离膜

文章详细总结了各类二维材料自支撑膜的制备方法及传质机理（层间与孔道传质），系统归纳了从孔道调控、层间结构工程到力学增强等多维性能优化策略，并对其在水处理（有机污染物去除、脱盐、离子回收、重金属去除）和气体分离等领域的应用现状进行了评述。在此基础上，该综述进一步指出了当前研究存在的挑战，包括制备工艺尚不成熟、实验室条件与实际应用环境存在差距等，并提出了未来发展的重点方向：孔径精准控制、机械强度提升、传质机制深入解析、规模化制备技术突破以及应用领域拓展等，为推进高性能自支撑二维材料膜的设计开发与实用化进程提供了理论参考和实践指引

围绕这一核心矛盾，以二维氧化石墨烯（GO）为构筑单元，聚焦于在分子尺度上重塑膜内限域传质通道：通过溶致液晶自组装获得高度有序的层间结构，通过共价交联构建更稳固且可调的亚纳米通道，并通过表面功能化与原位聚合提升纳米片在聚合物基体中的均匀分散与界面协同，从而实现对传质路径与界面作用的精准调控。

Divea基于石墨烯材料研制出了新型的二氧化碳过滤器，该过滤器通过在石墨烯的单原子层上制造出二氧化碳大小的孔洞，可将二氧化碳从工业废气的混合气体中直接分离出来，使钢铁、水泥、金属和天然气等高二氧化碳排放行业的碳捕获在经济上可行。与现有技术相比，Divea的过滤器成本更低、能效更高。

利用全原子分子动力学模拟和自由能计算，系统揭示了多层Janus石墨烯纳米孔中层间耦合对离子传输的调控机制，发现了熵效应在稳定能谷及促进离子定向迁移中的关键作用，为高性能纳米流体器件的设计提供了新的热力学理论依据。

作者利用孔边缘功能基团的异质性来调控孔隙限制直径（PLD）。通过简单的热退火处理，可以将孔边缘的伯胺基团转化为晶格掺入的氮。转化程度随温度变化，从而调控胺-CO₂复合物产生的空间位阻，并进而调节PLD，以利于O₂的渗透。

Hollowgraf源自Rahul Raveendran Nair教授领导的石墨烯膜研究团队，该团队在石墨烯分离过滤膜领域享有国际声誉。在此基础上，团队申请了一项创新性专利技术，该技术利用大气二氧化碳或烟气驱动海水淡化与资源回收过程。为加速实际应用，团队成立Hollowgraf有限公司推动技术商业化。

围绕这些问题，科研工作者提出了诸多改性策略（如GO部分还原、共价交联、纳米颗粒掺杂），虽能一定程度抑制溶胀、提升选择性，但往往以牺牲通量为代价。近年研究发现，非晶纳米材料因缺陷丰富、活性位点多、结构柔性强，可显著提升离子扩散能力，为解决上述矛盾提供新思路。基于此，本工作提出将非晶Ni (OH)2纳米片与GO复合，通过协同调控层结构与表面性质，同步实现高通量与高选择性。