【新材料】基于氧化石墨烯的新型滤膜

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滤膜在海水淡化、污水处理以及能源等方面都有着非常重要的应用。近日，英国科学家报道了一种基于氧化石墨烯(grapheneoxide)的新型滤膜。

氧化石墨烯指的是用某些化学方法处理石墨时得到的二维结构。石墨是由无数层碳原子相互连接组成的平面结构堆叠而来，在一些特定条件下，平面与平面之间的相互作用会被破坏，得到只有一个原子厚度的二维结构。这个过程中同时伴随着化学反应，一些含氧的化学基团，例如羟基或者羧基，会被引入到这种二维结构中。

上：分子/离子的渗透率与其半径的对应关系，可见半径大于0.45纳米的分子或离子不能通过基于氧化石墨烯的滤膜。

下：通过对氧化石墨烯进行化学修饰可以允许不同尺寸的分子通过滤膜，从而满足不同应用的需要。

研究人员用使用真空抽滤或者层层自组装的方法将若干层氧化石墨烯堆叠起来。由于上下两层氧化石墨烯之间存在一定的空隙，水可以从中自由通过，而溶于水中的一 些分子则被阻挡。例如，干燥的两层氧化石墨烯之间只有0.3纳米（1纳米是1米的十亿分之一）的间距，一旦与水接触，间距会略微增大至0.9纳米，因此直 径大于0.9纳米的分子或离子将无法通过氧化石墨烯形成的滤膜。如果用尺寸较大的高分子或者纳米粒子修饰氧化石墨烯，则有可能增大上下两层氧化石墨烯的间距，从而允许尺寸更大的分子或者离子通过滤膜。这项发现将有助于开发更加高效的滤膜。