Wichtige Fortschritte bei der Untersuchung der Graphitoxidmembran

Die genaue Regulierung des Abstands von Graphenoxidmembranen ist der Schlüssel zu ihrer Anwendung bei der Wasseraufbereitung, der Ionen- / Molekültrennung und der Batterie- / Kapazität. Die genaue "Bindung" von Graphenoxid-Nanopartikeln an Graphenoxidfilme und die Festlegung des Schichtabstands ist jedoch eine sehr herausfordernde Aufgabe. Im Rahmen des Projekts der National Natural Science Foundation (Projektnummern: 11290164, 41430644, 21490585, 1157 4339, 1140 4361, 21476107, 11722548), Fanghaiping des Shanghai Institute of Applied Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Wuminghong Nanjinggongyedaxuejinwanqin, Shanghai University und Chen Nanjinggongyedaxuejinwanqin von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. In diesem Artikel wird die genaue Regulierung des Abstands von Graphenoxidfilmen durch die wasserhydratisierten Ionen selbst vorgeschlagen und realisiert. Die Membran weist ausgezeichnete Ionenscreening- und Meerwasserentsalzungseigenschaften auf. Die verwandte Arbeit trug den Titel "Ion SievinGraphene OxideMembranesviacriCommission InterlayerSpaging" (kationische Regulation des Graphenoxidmembranabstands für das Ionenscreening) und wurde am 9. Oktober online über Nature veröffentlicht. Ursprünglicher Link: Http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature24044.

Fanghaipings Team schlug vor, dass die Ionen selbst in der Lösung den Abstand des Graphenoxidfilms effektiv steuern und entsprechende theoretische Simulationsberechnungen durchführen können. Sie verwendeten Shanghai-Lichtquellen-Röntgenkleinwinkelstreuung (BL16B1), Feinabsorptionsspektrum (BL14W1) und Ultraviolett, um das Vorhandensein hydratisierter Ionen-π-Wechselwirkungen zwischen Ionen und aromatischen Ringen in Graphenschichten zu bestätigen. Diese Wechselwirkung unterstützt die Graphenoxidschicht wie ein "Brückenpfeiler", und hydratisierte Ionen unterschiedlicher Größe entsprechen "Brückenpfeilern" unterschiedlicher Größe, die den Abstand der Schichten genau regulieren können. Das Wuminghong-Team erkannte und beobachtete erfolgreich den spezifischen Schichtabstand nach der Wechselwirkung des Graphenoxidfilms mit verschiedenen ionischen Lösungen. Der Abstand kann nur etwa einen Nanometer betragen, und der entsprechende Membranabstand nach verschiedenen Ionen ist auf Emi-Ebene unterschiedlich. Das Team von Jinwanqin entwarf und bereitete eine Reihe poröser Keramiken vor, die von hydratisierten Ionen getragen wurden, um ein genaues Screening verschiedener Ionen zu erreichen. Bei Kaliumionen mit einem minimalen Hydratationsdurchmesser verformt sich aufgrund der schwachen Hydratationsschicht der Kaliumionen die Hydratationsschicht nach dem Eintritt in die Graphenoxidmembran, was zu einem besonders kleinen Schichtabstand führt. Auf diese Weise kann der in Kaliumionenlösung getränkte Graphenoxidfilm alle Ionen in der Salzlösung, einschließlich der Kaliumionen selbst, effektiv abfangen, aber dennoch effektiv durch Wassermoleküle gelangen. Diese Studie bietet nicht nur theoretische und technische Anleitungen für das Design und die Herstellung von Graphenoxidfilmen, sondern eröffnet auch neue Ideen für die Erforschung anderer zweidimensionaler Materialien auf dem Gebiet der Trennfilme.

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