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皇冠国际赌场:编织结实高效的海水淡化膜

时间:2019/7/6 12:47:21  作者:  来源:  浏览:0  评论:0
内容摘要: 理论计算证明,石墨烯可以应用于海水淡化,制成的单层纳米孔二维薄膜相比传统海水淡化膜具有超高的选择性分离效率。然而,大面积石墨烯内部存在的晶界会降低石墨烯的机械性能,引入纳米孔的过程将会进一步降低机械性能,导致分离薄膜容易发生局部破裂,极大地降低分离效率和分离选择性。  如何能够...
        理论计算证明,石墨烯可以应用于海水淡化,制成的单层纳米孔二维薄膜相比传统海水淡化膜具有超高的选择性分离效率。然而,大面积石墨烯内部存在的晶界会降低石墨烯的机械性能,引入纳米孔的过程将会进一步降低机械性能,导致分离薄膜容易发生局部破裂,极大地降低分离效率和分离选择性。
  如何能够将薄膜大面积化并维持优异的分离效率呢?
  日前,武汉大学/湖南大学袁荃和美国加州大学洛杉矶分校段镶锋等人在《科学》上发表文章,介绍了该课题组制作的石墨烯纳米筛和碳纳米管相结合的二元结构石墨烯薄膜,该薄膜兼具前者的选择性分离效率和后者的强度优势。
  “嫁接”碳纳米管
  袁荃告诉,单原子层厚的纳米多孔二维材料具有最小的水传输阻力和最大的水渗透流量,是构建超薄高效海水淡化膜的理想材料。
  然而,将超薄二维材料应用于实际海水淡化面临着两大难题。首先是如何制备具有优异机械强度和柔性的大面积无裂缝的纳米孔二维薄膜;其次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盐离子/有机分子的有效截留。
  对于第一个难题,袁荃从之前的一些研究工作中了解到,碳纳米管具有优异的机械性能,并且与石墨烯的结构类似,两者之间可以通过π-π键和范德华力相互作用。由碳纳米管搭接形成的碳纳米管薄膜是一种多孔的网络结构(平均孔径300 纳米)的薄膜,不仅可以与石墨烯的结构完美匹配,也不会影响水渗透率。
  因此,袁荃团队想到将纳米孔石墨烯与碳纳米管结合来弥补前者的缺陷。

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