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石墨烯納米孔研制中取得進展

石墨烯納米孔研制中取得進展

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發布時間:
2018/03/20
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【摘要】:
石墨烯是由單層碳原子以蜂窩狀點陣組成的典型二維納米材料,完美單層石墨烯對于任何分子均不能滲透,是迄今為止厚度最薄且能分離不同兩相的隔膜材料。帶有納米孔的石墨烯則表現出優異的溶液離子和氣體分子選擇性,在海水淡化、污水處理、空氣凈化等領域具有廣闊的應用前景。目前國際上已發展了多種制備石墨烯納米孔的方法,但如何在大面積石墨烯樣品上快速制備高密度納米孔仍未得到有效解決。中國科學院近代物理所材料研究中心研究

  石墨烯是由單層碳原子以蜂窩狀點陣組成的典型二維納米材料,完美單層石墨烯對于任何分子均不能滲透,是迄今為止厚度最薄且能分離不同兩相的隔膜材料。帶有納米孔的石墨烯則表現出優異的溶液離子和氣體分子選擇性,在海水淡化、污水處理、空氣凈化等領域具有廣闊的應用前景。目前國際上已發展了多種制備石墨烯納米孔的方法,但如何在大面積石墨烯樣品上快速制備高密度納米孔仍未得到有效解決。中國科學院近代物理所材料研究中心研究人員在聚合物納米孔研究基礎上,發明了一種快速制備具有微孔支撐的大面積多孔石墨烯的新方法,解決了當前多孔石墨烯研究中的瓶頸問題。

  科研人員把大面積石墨烯轉移至PET膜上形成G/PET復合結構,然后利用蘭州重離子加速器提供的高能重離子對G/PET復合結構進行輻照,形成石墨烯納米孔并在PET中形成潛徑跡;再利用非對稱蝕法在PET中制備出錐形孔并形成具有微孔支撐的石墨烯納米孔。該方法充分發揮了蘭州重離子加速器離子能量高、穿透能力強的特點,可方便、快速地制備出具有微孔支撐的大面積、孔密度可控的多孔石墨烯,并獲得授權發明專利。

  研究人員利用該方法制備出單個石墨烯納米孔,精確研究了溶液中離子在納米孔的輸運特性,發現石墨烯納米孔不僅具有良好的離子選擇性,而且表現出巨大的離子整流效應,該結果在微納流控器件開發和石墨烯納濾膜制備方面具有重要意義。研究工作得到國家自然科學基金和中科院青年創新促進會的支持,相關研究成果發表在 ACS Applied Materials & Interfaces 上。

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