慧聪水工业网 准确控制(氧化)石墨烯膜的层间距，抵达十分之一纳米精度，是其在水处置惩罚、离子/分子疏散以及电池/电容等应用的要害
。最近，中国科学院上海应用物理研究所方海平团队、上海大学吴明红团队、南京工业大学金万勤团队和浙江农林大学学者多方相助，提出并实现了用水合离子自身准确控制石墨烯膜的层间距，展示了其精彩的离子筛分和海水淡化性能，并用理论盘算、上海光源的X射线小角散射(BL16B1)和细腻吸收谱(BL14W1)实验剖析了机理
。相关论文揭晓在Nature(DOI:10.1038/nature24044)上
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对像纸一样的石墨烯纳米片，要准确“装订”成石墨烯膜，包管其层间距牢靠并准确到十分之一纳米这么小的标准，其难题可想而知
。更具挑战的是，石墨烯膜在水溶液中还会爆发溶胀导致疏散性能严重衰减
。研究者一经使用纳米手艺操控、膜间修饰小分子等手艺做了诸多起劲但仍不可如愿
。方海平团队在水合离子与芳香环结构上π电子相互作用的系列事情(Sci.Rep.2013,3,3436;Sci.Rep.2014,4,6793;Phys.Rev.Lett.2015,115,164502)的基础上，提出了溶液中离子自己可以有用控制(氧化)石墨烯膜的层间距，并举行了响应的理论模拟盘算加以验证
。他们还使用上海光源的X射线小角散射(BL16B1)、细腻吸收谱(BL14W1)以及紫外等表征手段证实晰离子与石墨烯片层内芳香环结构之间保存水合离子-π相互作用
。这样的作用像“桥墩”一样支持石墨烯片层，准确控制了石墨烯膜的层间距，而差别巨细的水合离子相当于差别巨细的“桥墩”，进而对应于差别的层间距
。吴明红团队在方海一律协助下，通过实验乐成实现并视察到石墨烯膜与差别的离子溶液作用后确有特定的层间距，这样的间距可以小到一纳米左右，而差别离子对应的间距差别小于十分之一纳米;当石墨烯膜与水合直径小的离子溶液团结后，具有更洪流合直径的离子就难以进入石墨烯膜
。因此，通过离子选择可以实现对石墨烯膜的层间距达十分之一纳米的准确控制
。金万勤团队在方海平团队理论模子的基础上，设计制备了一系列水合离子控制的多孔陶瓷支持的石墨烯复合膜，从实验上实现了差别离子间的准确筛分;关于具有最小水合直径的钾离子，由于钾离子的水合层较弱，进入石墨烯膜后水合层爆发形变，导致特殊小的层间距
。这样，经由钾离子溶液浸泡的石墨烯膜能阻止水合钾离子自身的进入，有用截留盐溶液中包括钾离子自己在内的所有离子，同时还能维持水分子通过，实现一边是离子溶液一边是纯水的水处置惩罚效果
。研究团队还申请了响应的海内和PCT专利
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这些事情由中国科学院上海应用物理研究所、上海大学、南京工业大学和浙江农林大学的研究职员施展各自优势相助完成，获得了国家自然科学基金委、中国科学院、科技部、上海光源以及上海超算中心、中国科学院北京超算中心和广州超算中心的资助
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