用石墨烯凈化海水

為了緩解全球性的水資源緊張，海水淡化成為研究的熱點。高效率的海水淡化需要與之配套的高性能的濾膜。而一項新的研究表明，備受關注的二維材料石墨烯也有望為開發新型海水淡化濾膜做出貢獻。

由於海水淡化的主要目標是除去水中的各種離子，因此如果能夠讓濾膜的孔徑與這些離子直徑接近，勢必將提高海水淡化的效率，但用常規手段生產孔徑如此小的濾膜非常困難，因此人們將注意力集中到石墨烯等新型納米材料。

製備石墨烯的一種方法是先將石墨氧化為氧化石墨，後者在水溶液中可以分散成石墨烯單分子層或者幾層單分子層疊加形成的多層結構，即氧化石墨烯。在氧化石墨烯中，由於部分石墨烯結構被其他官能團修飾，導致石墨烯片層形成網狀結構，可以被用於過濾。然而普通的氧化石墨烯不適合用于海水淡化，這是由於氧化石墨烯在水中會膨脹，使得濾膜的孔徑在1.35納米左右，這超過了水中主要離子的水合離子直徑。

來自英國曼徹斯特大學的研究人員通過一個巧妙而簡單的辦法解決了這一問題。

他們將氧化石墨烯濾膜的上下兩側用環氧樹脂固定住。環氧樹脂的存在抑制了氧化石墨烯在水中的膨脹，使得濾膜孔徑可以保持在0.64-0.98納米左右，大大提高了濾膜對離子的選擇性。不過研究人員表示，他們的這一方法恐怕不適合大規模工業化生產，但他們希望這項研究能夠啟發其他研究者找到類似的手段。

報道：https://phys.org/news/2017-04-graphene-sieve-seawater.html

論文：http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/pdf/nnano.2017.21.pdf

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