2016年11月11日 星期五 09:15:33

氧化石墨烯薄膜的商业化应用前景?听听石墨烯之父安德烈·海姆的权威解读!

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石墨烯因具有优良的光、电、力学等性能,石墨烯被称为“新材料之王”、“超级材料”等。氧化石墨烯是石墨烯的衍生物,其能够在实验室通过简单的氧化生产出来。考虑到氧化石墨烯的灵活性和成本,氧化石墨烯比单层石墨烯更具有潜在优势。




氧化石墨烯薄膜在海水淡化领域的商业化前景

近日,石墨烯之父、2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈·海姆在“第四届中国国际石墨烯创新大会”上表示,氧化石墨烯薄膜在海水淡化中应用是一项可以实现商业化的案例。




根据安德烈·海姆研究团队最近的研究成果,氧化石墨烯氧化物分层已经取得进展,现在可得到100nm的厚度,形成石墨烯氧化膜。实验表明,不管是哪一种海水,经过氧化石墨烯薄膜时,水流速度都非常快,且可以非常精确地把盐份都过滤出来。氧化石墨烯薄膜应用在海水淡化中时,只要进行一定的加压,过滤出来的海水甚至可以直接饮用,如在水流速度保持0.5L/m2的情况下,薄膜对于氯化钠的过滤度高达97%。



同时,研究团队找到了一种方法能够精确控制氧化石墨烯薄膜的孔径大小,这能够有效地阻挡不需要的离子,实验证实对氯化钠的离子的过滤率高达97%,这意味着该膜系统能够很好地进行过滤常见的盐离子。



安德烈·海姆称,相较于目前海水淡化的工艺来说,氧化石墨烯薄膜的应用成本大大降低。“设想一下,未来我们能不能生产出易携带的淡化海水的设备呢?我们把海水倒入设备进行过滤,变成饮用水,这是一个非常好的发展方向。”



氧化石墨烯薄膜在核工业领域的商业化前景

氚是在核反应堆中的一个重要的污染因素,目前还找不到去除氚这种污染源的有效方法,对核工业造成很大的困扰。对于氢核聚变而言,氢的同位素氘(又称重氢)是用作热核反应的重要能源,在分析和化学追踪技术中也被广泛使用。氘的氧化物即重水,在铀核裂变中可做为减速剂,由此在核电站运行中需要成千上万吨重水。氚是氢最重的同位素,其原子含有1个质子和两个中子,具有放射性,在核裂变工厂作为发电副产品须被安全去除。



安德烈·海姆的研究团队发现,采用石墨烯制膜滤出不同的氢同位素:氘和氚,大大简化重水的生产过程,并有助于清理核废料,有望制备节能、高效和价廉的理想过滤器。该团队曾测试了氘的原子核,可以通过石墨烯及其姊妹材料氮化硼的膜。研究团队还发现氘不仅能够被一个原子厚的膜有效筛选分离,而且这一过程效率很高。这一发现使得单层石墨烯和氮化硼作为分离膜,对氘和氚混合物进行分离具有应用价值。该研究成果已于2016年初在《Science》杂志上发表。



(来源:澎湃新闻、石墨邦)