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将海水过滤成淡水浙江农林大学成果登上《自然》杂志
《青年时报》记者 张晶 / 时间:2017-10-16 15:53:52

  据杭州网2017年10月16日讯 “我们学校的老师在石墨烯材料上有了新的研究突破,研制出来的石墨烯膜可以将海水过滤成淡水。”近日,浙江农林大学的一位老师在朋友圈更新了一条状态,立马引来了无数点赞。这个新科研成果还在10月9日登上了世界顶级学术期刊《自然》杂志。
  让石墨烯材料用于水处理
  近10多年来,作为目前世界上最薄的材料,石墨烯一直是材料界的当红“炸子鸡”,而石墨烯膜用于离子筛分和海水淡化一直面临巨大挑战:对像纸一样的石墨烯纳米片,要精确“装订”成石墨烯膜,保证其层间距固定并精确到十分之一纳米,非常困难。
  “更具挑战的是,石墨烯膜在水溶液中还会发生溶胀,导致分离性能严重衰减。”浙江农林大学老师陈亮说,他与他的团队的研究工作,证明了离子与石墨烯片层内芳香环结构之间存在水合离子-π相互作用。“这种作用像‘桥墩’一样支撑石墨烯片层,精确控制了石墨烯膜的层间距,而不同大小的水合离子相当于不同大小的‘桥墩’,进而对应于不同的层间距。”对于具有最小水合直径的钾离子,由于钾离子的水合层较弱,进入石墨烯膜后水合层发生形变,导致特别小的层间距。这样,经过钾离子溶液浸泡的石墨烯膜能阻止水合钾离子的进入,有效截留盐溶液中包括钾离子在内的所有离子,同时还能维持水分子通过,实现一边是离子溶液一边是纯水的水处理效果。
  简单点说,就是陈亮团队科研出来的石墨烯膜,可以将海水过滤成淡水。
  为相近领域开发提供新思路
  陈亮告诉记者,石墨烯是由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜,是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯因其独特的二维结构,拥有诸多突出的物理化学性质,在能源、材料、电子、生物、医药等领域展现出巨大的应用价值,也是构筑高性能分离膜的理想材料,成为近年来膜领域的研究热点。
  “膜分离是一种新型的分离技术,与传统技术相比,具有节能、高效、操作简单等特点,受到学术界与工业界的广泛关注,开发高性能膜材料是实现高效膜分离的关键。”陈亮介绍,他的这个研究解决了氧化石墨烯膜在水处理、离子/分子分离以及电池/电容等前沿研究领域中的重大难题,为其进一步应用提供了重要的理论和实验基础。陈亮博士及其研究团队还将相关研究成果,申请了相应的国际、国内发明专利,不仅为石墨烯膜的设计制备提供了理论与技术指导,也为其他二维材料在分离膜领域的研究开辟了新思路。


浙江农林大学理学院陈亮博士

浙江农林大学理学院陈亮博士