6月14日,Science(《科学》)在线发表了武汉大学化学与分子科学学院在纳米孔过滤薄膜领域的最新研究成果。论文题为“Large-area graphene-nanomesh/carbon-nanotube hybrid membranes for ionic and molecular nanofiltration”(《大面积石墨烯纳米筛/碳纳米管薄膜在离子和分子纳滤中的应用研究》),第一署名单位为武汉大学,武汉大学化学与分子科学学院2014级博士生杨雁冰和2015级硕士生杨向东为共同第一作者,武汉大学化学与分子科学学院袁荃教授、加州大学洛杉矶分校段镶锋教授为通讯作者。
单原子层厚的纳米多孔二维材料是构建超薄、高效分离膜的理想材料。然而,将原子层厚的二维材料应用于实际分离研究面临着两方面的难题:一是如何制备具有优异机械强度和柔性的大面积无裂缝纳米孔二维薄膜;二是如何在薄膜内部引入高密度均一孔径分布的亚纳米孔,实现水分子的高效选择性通过和溶质分子的有效截留。
这项研究首次报道了一种具有优异机械性能的大面积石墨烯纳米筛/碳纳米管薄膜,具有高的水渗透率、离子和分子截留率以及优异的抗污染性能。此项研究克服了二维材料在实际分离领域的局限性,是将二维材料推向实际分离应用的关键一步,代表了二维材料和碳纳米材料分离薄膜发展过程中的里程碑式突破。
石墨烯纳米筛/碳纳米管纳滤膜选择性分离示意图
该研究受到了科技部国家重点研发计划“纳米科技”重点专项青年项目(2017YFA0208000)、国家自然科学基金面上项目(21675120)、中组部“万人计划”青年拔尖人才支持计划等项目的支持。
