上海高研院石墨烯複合膜高效脫鹽研究取得進展

近日,中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室曾高峰研究員團隊在石墨烯複合膜的改性與結構調控及在海水淡化中的分離機理的研究取得新進展。而石墨烯不僅具有二維結構,其具有憎水光滑低阻表面,使其在脫鹽方面具有很大潜力。

近日,中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室曾高峰研究員團隊在石墨烯複合膜的改性與結構調控及在海水淡化中的分離機理的研究取得新進展。該工作以“Interfacial Ions Sieving for Ultrafast and Complete Desalination through 2D Nanochannel Defined Graphene Composite Membranes”為題發表在《美國化學會納米》(ACS Nano)上。

二維石墨烯基資料,如氧化石墨烯(GO),因其接近單原子厚度、可調控的納米結構以及不易降解結垢的特性,在膜分離領域取得了大量研究成果。但是,GO膜在小離子脫鹽中並沒有優异效能,這是因為GO片層的親水性和層間弱相互作用會阻礙水傳輸並易溶脹。而石墨烯不僅具有二維結構,其具有憎水光滑低阻表面,使其在脫鹽方面具有很大潜力。

該團隊在前期膜資料研究基礎上(ACS Cent Sci2019,5,1834;Adv Mater2018,1705775;J Membrane Sci2018,552,13;Nat Commun2017,8,825;Chem Eng J2017,313,957),開發了一種簡單易行的硫醇-烯點擊法製備全氟烷基接枝石墨烯(fGraphene)複合膜,其片層通道被精確控制在~1.1 nm。在接觸式膜蒸餾測試中,fGraphene膜對鹽水小離子具有近乎完全的脫鹽率,而水通量則達到30 LMH,比商用膜和GO膜高數十倍(圖1)。fGraphene膜優异的快速離子脫除效能歸因於其獨特的雙重傳質孔道網絡,即大部分液態水不經過相變直接從二維納米通道介面傳輸。這項工作首次展示了在堆疊態多層石墨烯基膜上能够實現高效脫鹽,提供了石墨烯膜功能化的可靠方法,揭示了一種特殊的傳輸機理,也為石墨烯資料在膜分離領域的更多潜在應用提供了可能。

圖1 fGraphene膜介面篩分示意圖及不同濃度NaCl溶液的水通量

論文第一作者為中國科學院上海高等研究院博士生宮典、碩士生印一忱和陳慧玲。該研究工作得到了國家自然科學基金委、中科院青促會和上海市科委等項目的資助。

全文連結:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.1c00987

本文標題: 上海高研院石墨烯複合膜高效脫鹽研究取得進展
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656044526018229
相关資料
上海高研院共價有機框架氧還原研究取得進展
近日,中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室曾高峰研究員和徐慶副研究員團隊在共價有機框架資料應用於氧還原反應的研究取得新進展。共價有機框架資料是一類具有結晶性的有機多孔資料,具有結晶性好和比面積大等性質。然而直接碳化的COFs資料存在比表面積低
標籤: 科普 框架
上科大物質學院齊彥鵬組與顏世超組合作在籠目結構超導材料研究中取得重要研究進展
最近,物質學院齊彥鵬課題組和顏世超課題組合作,在具有籠目結構超導材料CsV3Sb5的研究中取得重要進展:研究人員發現了這種超導材料的兩種電荷密度波態,及其在壓力下超導電性的增强現象。籠目結構,又稱Kagome結構,是一種由共角連接的三角形構
標籤: 科學 科普
寧波資料所在油/水凝膠驅動器的協同螢光調控方面取得新進展
受自然界變色龍等生物的協同變色和運動行為啟發,科學家們一直在努力嘗試設計具有與生命體資料相當模量和軟濕特性的高分子水凝膠體系,去模仿生物體的變形和顏色變化的調控。然而,想要在單一刺激下實現水凝膠驅動器的複雜變形與智慧變色能力的協同,仍然具有
標籤: 螢光資料
上海交大生命科學技術學院、系統生物醫學研究院團隊發現Pyk2抑制場景恐懼記憶的新機制
如何確保每個神經元處於正確的位置、與正確的神經元形成連接,對於神經網路的高效運轉尤為重要。Pcdhα、Pcdhγ的下游訊號分子Pyk2,是一個非受體酪氨酸蛋白激酶,主要表達於成年小鼠的海馬中。雖然諸多研究都表明Pyk2對於學習和記憶十分重要
標籤: 生物醫學 科普