在各种分离应用（尤其是气体分离和碳捕获）中，基于原子级薄多孔单层石墨烯porous single-layer graphene (PG) 膜材料，表现出了诱人的性能。然而，尽管进行了十年的研究，PG膜材料的可扩展合成，仍然受到质疑。利用多孔石墨烯膜材料进行气体分离的文献，依然基于限制膜尺寸和再现性的复杂方法。
今日，瑞士 洛桑联邦理工学院（École Polytechnique Fédérale de Lausanne）Jian Hao，Kumar Varoon Agrawal等，在Nature Chemical Engineering上发文，报道了几种干预措施，这些措施大大降低了PG膜的制造成本，并在大面积上，形成均匀的孔，并制备具有极好性能的大面积PG膜。
研究发现，在实现大面积石墨烯的均匀氧化中，氧化剂的质量传递起着至关重要的作用。石墨烯转移过程中的裂纹形成，也限制了再现性，使用不需要精细浮动和处理石墨烯的方案，消除了裂纹形成，从而在交叉流模块中，实现了高性能50-cm2石墨烯膜。
Scalable synthesis of CO2-selective porous single-layer graphene membranes.
CO2选择性多孔单层石墨烯膜的可扩展合成。
图1:在低成本铜箔上，合成大面积石墨烯。
图2:在石墨烯中引入孔的放大反应器。
图3:在膜组件内，石墨烯的无裂纹直接转移。
图4:在大面积错流cross-flow组件中，制备的石墨烯膜。
图5: 氧化动力学和O3传质的优化。
文献链接
Hao, J., Gebolis, P.M., Gach, P.M. et al. Scalable synthesis of CO2-selective porous single-layer graphene membranes. Nat Chem Eng (2025).
https://doi.org/10.1038/s44286-025-00203-z
本文译自Nature。
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