海水淡化是人類追求了幾百年的夢想，但是海水淡化受技術和成本制約仍未得到廣泛應用。記者日前從南京工業(yè)大學獲悉，該校材料化學工程國家重點實驗室金萬勤教授團隊與國內(nèi)相關科研單位合作，在石墨烯膜淡化海水的研究上獲得突破性進展，提出并實現(xiàn)了用水合離子自身精確控制石墨烯膜的層間距，展示了其出色的離子篩分和海水淡化性能。
有專家預言，隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，人類解決水荒的最后途徑很可能是對海水的淡化。全球海水淡化技術超過20余種，主要分為蒸餾法和膜法兩大類。石墨烯因其獨特的二維結構，是構筑高性能分離膜的理想材料，但由于現(xiàn)有技術手段難以將氧化石墨烯膜的層間距精確控制在十分之一納米的尺度，加之石墨烯膜在水溶液中會發(fā)生溶脹導致分離性能嚴重衰減，石墨烯用于離子篩分和海水淡化仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。
金萬勤教授團隊與上海應用物理研究所、上海大學、浙江農(nóng)林大學等單位學者開展合作研究，設計制備了通過水合離子精密調(diào)控層間距的疊層(氧化)石墨烯膜，實現(xiàn)了鹽溶液中水分子與不同離子的精確篩分。對于具有最小水合直徑的鉀離子，科研人員采用經(jīng)過鉀離子溶液浸泡的石墨烯膜阻止水合鉀離子進入，有效截留鹽溶液中包括鉀離子本身在內(nèi)的所有離子，同時還能保持水分子快速透過，使得鹽離子和純水分別在石墨烯膜的進料側和滲透側高效富集。
該成果已發(fā)表在《自然》雜志上，這項研究不僅為石墨烯膜的設計制備提供了理論與技術指導，也為其他二維材料在分離膜領域的研究開辟了新思路。
編輯點評
作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為"黑金"，是"新材料之王"，科學家甚至預言石墨烯將"徹底改變21世紀"。石墨烯膜淡化海水成功，這項研究為石墨烯膜的設計制備提供了理論與技術指導，也為其他二維材料在分離膜領域的研究開辟了新思路。
（來源：科技日報）
