Nature：氧化石墨烯膜通過陽離子控制層間距實現離子篩分
【背景介紹】
氧化石墨烯膜（GOMs）是一種超薄，高通量和高能效的膜，可用于在水溶液中進行精確的離子和分子篩分。氧化石墨烯膜已經在包括海水淡化，氣體和離子分離，生物傳感器，質子導體，鋰基電池和超級電容器等領域中顯示出其優異的性能。不同于具有固定尺寸的碳納米管膜的孔，氧化石墨烯膜的孔隙，即石墨烯氧化物薄片之間的層間距是尺寸可調節的。但是保證其層間距固定并精確到納米尺度，并考慮到石墨烯膜在水溶液中會發生溶脹導致分離性能嚴重衰減，研究的難度可想而知。
【成果簡介】
近日，中國科學院上海應用物理研究所方海平、Jingye Li、上海大學吳明紅團隊、南京工業大學金萬勤團隊（共同通訊）等人使用K +，Na+，Ca2+，Li+或Mg2+離子顯示了利用陽離子控制層間距精確訂裝氧化石墨烯膜，表現出優異的離子篩分和海水淡化性能。此外，由一種類型陽離子控制的膜間距可以有效地選擇性地排除具有較大水合體積的其它陽離子。第一性原理計算和紫外吸收光譜表明，最穩定的陽離子吸附位置是氧化物基團和芳環共存的地方。密度泛函理論計算表明，與Na+相比，其他陽離子應該具有比石墨烯片更強的陽離子-π相互作用。上述內容以題為“Ion sieving in graphene oxide membranes via cationic control of interlayer spacing”發表在了Nature上。
【圖文導讀】
圖1 陽離子控制GOMs的層間距
圖2 具有不同離子的GOMs溶液吸附
圖3 由陶瓷基底支撐的GOMs的單離子滲透測試
圖4 兩個氧化石墨烯片之間陽離子的理論計算
文獻鏈接：Ion sieving in graphene oxide membranes via cationic control of interlayer spacing（Nature,2017,DOI:doi:10.1038/nature24044）
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