Avances importantes en el estudio de la membrana de óxido de grafito

La regulación precisa del espaciado de las membranas de óxido de grafeno es la clave para su aplicación en el tratamiento del agua, la separación de iones / moléculas y la batería / capacitancia. Sin embargo, la "unión" precisa de nanopartículas de óxido de grafeno en películas de óxido de grafeno y la fijación del espaciado de capas es una tarea muy desafiante. Con la financiación del Proyecto de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales (números de proyecto: 11290164, 41430644, 21490585, 1157 4339, 1140 4361, 21476107, 11722548), Fanghaiping del Instituto de Física Aplicada de Shanghai de la Academia de Ciencias de China, Wuminghong Nanjinggongyedaxuejinwanqin de Shanghai University, y Chen Nanjinggongyedaxuejinwanqin de la Academia de Ciencias de China. Este artículo propone y realiza la regulación precisa del espaciado de las películas de óxido de grafeno por los propios iones hidratados con agua. La membrana exhibe excelentes propiedades de filtrado de iones y desalinización de agua de mar. El trabajo relacionado se tituló "Ion SievinGraphene OxideMembranesviacriCommission InterlayerSpaging" (regulación catiónica del espaciado de membranas de óxido de grafeno para la detección de iones) y se publicó en línea el 9 de octubre en Nature. Enlace original: Http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature24044.

El equipo de Fanghaiping propuso que los iones mismos en la solución pueden controlar de manera efectiva el espaciado de la película de óxido de grafeno y realizar los correspondientes cálculos de simulación teórica. Utilizaron dispersión de ángulo pequeño de rayos X de la fuente de luz de Shanghai (BL16B1), espectro de absorción fino (BL14W1) y ultravioleta para confirmar la presencia de interacciones ion-π hidratadas entre iones y anillos aromáticos en láminas de grafeno. Esta interacción sostiene la lámina de óxido de grafeno como un "pilar de puente", y los iones hidratados de diferentes tamaños son equivalentes a "pilares de puente" de diferentes tamaños, que pueden regular con precisión el espaciado de capas. El equipo de Wuminghong se dio cuenta y observó con éxito el espaciado de capas específico después de la interacción de la película de óxido de grafeno con diferentes soluciones iónicas. El espaciado puede ser tan pequeño como aproximadamente un nanómetro, y el espaciado de membrana correspondiente después de diferentes iones es diferente en el nivel de Emi. El equipo de Jinwanqin diseñó y preparó una serie de cerámicas porosas soportadas por iones hidratados para lograr un cribado preciso de diferentes iones. Para los iones de potasio con un diámetro de hidratación mínimo, debido a la capa de hidratación débil de los iones de potasio, la capa de hidratación después de entrar en la membrana de óxido de grafeno se deforma, lo que resulta en un espaciamiento de capa particularmente pequeño. De esta manera, la película de óxido de grafeno empapada en una solución de iones de potasio puede interceptar eficazmente todos los iones en la solución de sal, incluidos los iones de potasio, pero aún puede atravesar las moléculas de agua de manera efectiva. Este estudio no solo proporciona una guía teórica y técnica para el diseño y preparación de películas de óxido de grafeno, sino que también abre nuevas ideas para la investigación de otros materiales bidimensionales en el campo de las películas de separación.

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