分离膜

瑞士联邦理工学院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne(EPFL))的化学工程师首次证明，原子级的石墨烯膜能够高效地分离气体混合物。这种“终极”膜是可伸缩的，使其成为工业气体分离的突破口。

在之前研究中，氧化石墨烯分离膜的孔径无法实现简单的原位调控，从而限制了其应用。该工作从自然界中获得灵感，模仿植物（如仙人掌）叶片在高温下气孔关闭调节水蒸发通量从而维持生命这一功能特性，仿生构筑了“高温闭孔，低温开孔”的氧化石墨烯膜。

每一次的科研都是一次尝试，而每一次的尝试都是科研路上的且行且知。“我们的生活中充满机遇和挑战，通过提升材料的性能来提高我们的生活品质，这是一件很有成就感的事情。”乐在其中的杨倩，未来可期。

近期，南京工业大学金万勤教授团队在石墨烯膜领域取得了重大突破，相关工作在Nature上发表，标志着我校在膜领域的基础研究水平迈上了一个新台阶。

通过调节环境湿度来精确控制GO膜的层间距，尺寸为68nm的二维毛细通道更适合于截留水合半径小的离子（如K+，Na+），通过对GO膜进行物理封装限制，有效抑制了GO膜在水中的溶胀。从而精确控制离子筛分膜实现有效截留。

中科院兰州化学物理研究所邱洪灯研究员带领的“百人计划”研究团队与近代物理研究所材料研究中心的姚会军副研究员、兰州大学吴王锁教授等合作利用重离子加速器辐照PET基单层石墨烯膜并结合化学蚀刻技术，成功制备出可用于水溶液中无机金属离子选择性过滤的多孔石墨烯分离膜。

氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)被公认为一种理想的超薄气体分离膜材料，利用GO薄片中选择性孔及其层间距构筑纳米级长度的气体分子传输通道，有望突破目前气体分离膜渗透性和选择性难以兼顾的限制。然而，受GO薄片中孔径分布不均匀性的限制，高分离选择性超薄GO气体分离膜的制备仍然存在较大困难。

而在压力驱动过滤过程中GO分离膜的脱盐率较低。实验和理论研究证实，上述矛盾结果源于水/离子选择性与外加压力和GO层间纳米通道长度间的强关联作用。外加压力削弱了受限于GO纳米通道中的水–离子相互作用，进而降低了水/离子选择度，而GO纳米通道长度调控不同盐离子间的相对选择性并在水和离子的传输过程中发挥主导作用。

清华大学朱宏伟教授课题组与日本材料科学研究所的马仁志博士合作，设计了一种由带负电的GO和带正电的氢氧化物纳米片构成的分离膜，实现了受电荷调控的选择性离子传输。所得到的全纳米片异质组装复合薄膜具有一系列优点，例如，制备方法简单、强度高、大面积、可独立存在、柔性、半透明。复合薄膜的层间距对湿度变化不敏感，保证了其液相传质应用过程中的结构稳定性。