近日消息，瑞士洛桑理工学院的化学工程师首次证明，只有一个原子厚的石墨烯膜能够高效地分离气体混合物。这种“终极”膜是可伸缩的，使其成为工业气体分离的一个突破。该研究成果发表在近期的《Nature Communications》上。
将混合气体(如空气)分离成其各自的组成部分是一个非常重要的课题，很多重要的工业过程都需要这种工艺，包括沼气生产、金属加工中的空气富集、天然气中有毒气体的去除以及从氨厂和炼油厂回收氢气。
目前，工业上的气体分离，通常使用由聚合物(如纤维素)或其他材料制成的合成膜。近年来，研究转向了许多人所称的“终极”膜：石墨烯膜，这是一种只有一层厚度单材料，现已被证明是目前厚度最薄的分子屏障，因此也是最有效的膜，具有良好的渗透性、可伸缩性和极强的机械性能。
然而，开发石墨烯的进展遇到了两个“瓶颈”：第一，缺乏将分子大小的孔隙纳入石墨烯层的方法；第二，缺乏实际制造机械坚固、无裂纹和无撕裂的大面积石墨烯膜的方法。
现在，解决这两个问题的突破性进展是，瑞士联邦理工学院Kumarvaron Agrawal团队开发了一种大面积单层石墨烯膜，它可以高效地分离氢和甲烷(分离系数高达25)，并且从只有0.025%的孔隙中获得了前所未有的氢透过率。
这种膜含有纳米孔，允许氢原子通过，这就是所谓的“气体筛分”。该膜在工业压力和温度下是稳定的(压力7bar，温度250℃)。但更重要的是，该小组能够制造出1平方毫米表面积大的膜-比之前的研究报道的只能合成几平方微米的没有裂缝缺陷的石墨烯膜要大得多。Agrawal的团队正致力于在石墨烯中加入更高密度的纳米孔，以使石墨烯实现其真正的潜力。
分享到:
閱讀更多 郴州石墨烯 的文章
