JACS：plasma处理石墨烯薄膜引入含氮基团用于水提纯

因为二维纳米材料构建的膜材料在从海水中通过选择性离子阻止得到纯净水的过程中得到很好的效果，在消除纯净水安全危机问题具有重要意义，但是对二维材料的层间距进行精确控制，改善选择性、提高纯净水的透过率过程仍难以实现。有鉴于此，澳大利亚迪肯大学Dan Liu、类伟巍，昆士兰科技大学寇良志等报道了发展一种官能团修饰的氧化石墨烯，具体通过简单的一步plasma处理过程修饰有机胺等含氮基团、极性氮原子，其中的氮官能团通过和金属离子之间相互作用，在单次通过、两次通过过程中的一价/二价离子选择性分别达到90、28.3，这个效果比未修饰含氮基团前的石墨烯薄膜性能提高了10倍。

本文要点：

（1）通过第一性原理计算，发现这种改善的离子选择性来自于金属离子和极性氮原子之间的结合能不同导致，此外，超薄厚度（50 nm）的修饰有机胺的石墨烯薄膜对NaCl溶液的纯化效率达到120 mol m^-2 h^-1，展示了超高的水/盐选择性（4.31×10³）。

（2）这种简单有效的方法能够实现可连续的水净化（离子分离、海水脱盐），同时为合成具有特定功能的二维纳米材料膜提供方法。

参考文献

Yijun Qian, Jing Shang, Dan Liu*, Guoliang Yang, Xungai Wang, Cheng Chen, Liangzhi Kou*, and Weiwei Lei*, Enhanced Ion Sieving of Graphene Oxide Membranes via Surface Amine Functionalization, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c00575

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c00575