石墨烯的特殊性能使它成为抱负的过滤膜或海水淡化膜。可是该运用中存在一大缺点：由于将石墨烯制成单层原子超薄膜的进程极为细致，在制备进程中极有可能会构成资料的破损，然后致使污染物走漏。而如今，工程师们现已规划出办法来修补这些缝隙。
麻省理工学院、橡树岭国家实验室、法赫德国王石油与矿业大学的工程师们制定了一种运用化学堆积及聚合技能来修补上述缝隙的办法。然后他们运用该团队之前所研制的技能制备了具有均匀微孔的石墨烯薄膜，这些孔小到仅答应水分子经过。
将这两种技能相结合，研讨人员制备出约有一美分巨细且无缺点的石墨烯薄膜。薄膜巨细具有重要意义，由于假如是作为滤膜运用的话，石墨烯薄膜有必要制成数公分及以上巨细。
在实验中，研讨人员让水经过现已过缺点修补和致孔处理过的石墨烯薄膜，成果发现经过该膜的水流速度堪比当前的海水淡化膜，并且该膜可以过滤大多数的大分子污染物如硫酸镁、葡聚糖等。
麻省理工学院机械工程系副教授Rohit Karnik说，该团队的研讨成果表明初次成功封填石墨烯膜的缺点。上述成果发表在纳米快报（Nano Letters）杂志上。
“至少在实验室水平上，咱们能封堵石墨烯薄膜的缺点，使其可以在微观尺度上完成分子过滤，而这在之前是无法完成的，”Karnik说。“假如咱们操控妥当的话，以后甚至无需缺点修补这一进程。不过这还无法完成，由于当前不存在白璧无瑕的石墨烯，总是需求修修补补。这两个（技能）是制作过滤膜的比如。”
该论文的第一作者Sean O'Hern，是麻省理工学院研讨生，曾任研讨助理。而该校研讨生Doojoon Jang，前研讨生Suman Bose，教授Jing Kong均对该论文做出奉献。
奇妙的搬运
“当前用来海水淡化的膜都适当厚，大概200纳米摆布”， O'Hern说道。“而运用石墨烯薄膜的优点即是，该膜厚度仅为3埃米，比现有膜薄约600倍，在一样面积下这将进步流速。”
在曩昔的7年时刻里，O'Hern 与 Karnik一直在探索石墨烯作为滤膜的可能性。在2009年该团队开始运用石墨烯来制备薄膜，由于金属铜能支持石墨烯以大范围生长，故他们所运用的石墨烯是生长在铜上的。但铜是不能透水的，因而还需求将该石墨烯薄膜再搬运到后续制备的多孔基材上。
可是O'Hern观察到搬运进程会对石墨烯薄膜构成损害。并且他还发现，石墨烯原料当中的杂质也会使石墨烯在生长进程中发生固有缺点。
堵漏石墨烯
为了处理上述问题，该团队提出了一种办法来先处理固有缺点，再处理搬运进程构成的缺点。研讨人员选用“原子层堆积”技能处理固有缺点，他们将石墨烯薄膜放在真空室中，在富含铪氧化物的环境中施以脉冲。一般情况下，铪氧化物不与石墨烯发生反响。可是一旦石墨烯中存在缺点，由于缺点处的高外表能，铪氧化物就会粘在该处，添补该缺点。
经过几轮堆积后，研讨人员发现堆积的铪氧化物成功添补了该石墨烯膜的纳米级固有缺点，可是若运用堆积办法修补搬运进程构成的缺点，一般这类缺点是固有缺点的数百倍，则太耗费时刻。
相反，O'Hern与搭档想出第二种办法来修补这种缺点。该办法被称为“界面聚合法”，一般被用在薄膜合成进程中。在添补了固有缺点以后，他们将该膜浸没在两种溶剂界面处：水浴和与水不互溶的有机溶剂浴。
研讨人员将两种能彼此反响生成尼龙的分子别离溶解到以上两种溶剂中。O'Hern一旦将该石墨烯膜放到溶液界面处，他发现只要在破损处才会构成尼龙。这是由于石墨烯不透水，只要在破损处上述两种分子才干彼此触摸，然后反响生成尼龙，有用封堵该处的缺点。
选用他们上一年研制出的技能，该团队在石墨烯膜上刻蚀出均匀微孔，该孔能阻拦大分子，仅答应水分子经过。他们实验了几种富含不一样分子的水，其间还包含盐，成果发现该膜能隔绝90%的大分子。可是，盐经过该膜的速度要快于水分子。
尽管Karnik以为该石墨烯膜的缺点封堵技能和渗透率还有待进步，但开始测验表明石墨烯可作为潜在的过滤膜代替物。
“假如进展顺利，该技能能经受得住现实国际的不一样测验需求的话，该种石墨烯膜将会在海水淡化和纳滤范畴发生极大影响。”Karnik说，“可是在精细化工或生物样品处理范畴，该膜相同大有作为。这是初次报导有公分级可对于各种分子的石墨烯滤膜，这令人非常振作。”
以上文章由 回收化工品原料网整理发布。http://www.hsghyl.com转发请注明出处。