PNAS：自下向上合成具有原子厚度分子筛分孔的石墨烯薄膜

通过自下而上合成法，在石墨烯晶格中加入高密度的分子筛分纳米孔，对于开发高性能膜来说极具吸引力。

基于此，洛桑联邦理工学院Kumar Varoon Agrawal报道了可控合成了一种纳米晶石墨烯，其中少数纳米尺寸的、随机取向的晶粒的不完全生长在晶格中产生了分子大小的孔隙。孔密度与最先进的合成后刻蚀技术（10¹² cm−2）相当，比化学气相沉积制备的单层石墨烯（SLG）中分子筛分膜的本征空位缺陷高出两个数量级。

文章要点

1）研究人员通过溶解在Ni基体中的C沉淀制备出孔纳米石墨烯（PNG）薄膜，同时，通过控制前驱体(聚合物和/或糖)的热解可以调节C的浓度。PNG薄膜由几层石墨烯组成，除了在晶粒边缘附近，逐渐变为单层，最终在三个或更多颗粒相交的结点处终止为空位缺陷。

2）这种独特的纳米结构对薄膜非常有吸引力，层状结构提高了薄膜的机械稳定性，而原子厚度的分子大小孔径可以实现大规模的气体传输。气体渗透率和混合气体选择性的组合可与最先进的合成后晶格刻蚀法制备的纳米多孔SLG膜相媲美。

这项研究通过减少加工步骤提高了石墨烯膜的规模化潜力。

参考文献

Luis Francisco Villalobos, et al, ottom-up synthesis of graphene films hosting atom-thick molecular-sieving apertures, PNAS, 2021

DOI: 10.1073/pnas.2022201118

https://doi.org/10.1073/pnas.2022201118