過去一般認為石墨烯氧化物膜無法讓除了水以外的所有溶劑透過。 然而， 發表在《自然—材料學》上的一項研究表明， 我們可以通過製備氧化石墨烯超薄膜(ultrathin membranes)， 來獲得其他溶劑的透過性。
該研究小組的負責人， 英國國家石墨烯研究院和曼徹斯特大學化學工程與分析科學學院的Rahul Nair教授製備了這種薄膜， 以讓其他的溶劑通過， 同時不影響它優異的篩分性能。
這種全新開發的氧化石墨烯超薄膜， 是氧化石墨烯形成的毛細管結構的薄層， 其中隨機分佈的針孔產生了一個原子尺度篩， 並允許透過更大的溶劑。
這項新的研究可以讓石墨烯氧化物膜的應用範圍從海水淡化擴展到有機溶劑體系的納米過濾(OSN)。 不同于海水淡化的水中分離出鹽， OSN技術是從有機溶劑中分離出帶電或不帶電的有機化合物。
作為一個例子， 曼徹斯特的科學家發現， 這種石墨烯氧化物膜可以對溶有小分子有機染料的甲醇溶液進行完全過濾。
Credit: University of Manchester
Nair教授說， “只是好玩， 我們甚至用這種超薄膜過濾了威士卡和幹邑白蘭地。 該膜允許酒精透過， 但濾除了較大的呈色分子。 變清澈的威士卡聞起來和原來的威士卡味道相似， 但我們不允許在實驗室裡喝它， 不過這是一個有趣的星期五晚上的實驗！”
新開發的膜不僅能過濾小分子， 而且通過提高溶劑流速， 提高了過濾的效率。
Nair教授補充道：“化學分離法都需要使用能源， 各種化工分離過程消耗了約一半的工業能源。 任何新的高效分離過程都將使能源消耗最小化， 這是目前的重要需求。 到2030年， 世界將比今天多消耗60%的能源。 ”
領導這項實驗的Su博士還說：“這種全新開發的的薄膜不僅用於過濾酒精，
石墨烯研究院開發的石墨烯膜已經引起了水過濾和海水淡化應用的廣泛關注， 為水資源短缺提供了一個可能的解決方案。
通過使用超薄膜， 清晰地用實驗來展示其他溶劑被濾除的過程， 證明了有機溶劑納米過濾的潛力。
石墨烯， 這個世界上第一個二維材料以其廣泛用途被大家熟知， 它既可以是疏水性， 又能有親水性， 比鋼更堅固， 靈活而可彎曲，
這項研究改變了人們對石墨烯氧化物膜的能力以及用途的看法。 通過設計這些膜來過濾特定的分子或溶劑， 它開闢了以前沒有被探索的全新潛在用途。
本文譯自 phys， 由譯者 Nivy 基於創作共用協定(BY-NC)發佈。