近日,中國石油大學(xué)(華東)理學(xué)院燕友果副教授研究成果“對(duì)映分子在多層石墨烯納米通道中的選擇性輸運(yùn)”(Enantioselective Molecular Transport in Multilayer Graphene Nanopores)和“一種超高水滲透率的類石墨烯海水淡化膜”(A graphene-like membrane with ultrahigh water flux for desalination),分別被Nano Letters和Nanoscale刊發(fā)。
發(fā)表在Nano Letters的論文為燕友果副教授在美國訪學(xué)期間與伊利諾伊州立大學(xué)芝加哥分校Petr Král教授合作研究成果,燕友果副教授和李文博士為論文共同第一作者,Král教授為通訊作者,中國石油大學(xué)(華東)為論文第一署名單位。
石墨烯納米孔在氣體分離、海水淡化及分子識(shí)別通道等方面受到廣泛關(guān)注。已有研究多集中于單層石墨烯納米孔的研究,關(guān)注于納米孔的尺寸、形狀及邊緣官能團(tuán)修飾等對(duì)分子和離子的識(shí)別作用。燕友果副教授借鑒生物通道的特征(具有一定的長度、多個(gè)官能團(tuán)參與識(shí)別),在單層石墨烯納米孔基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了多層石墨烯通道,并通過旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)了手性通道。此設(shè)計(jì)將納米通道的識(shí)別從二維升級(jí)到三維。研究結(jié)果表明,相比二維通道,三維通道展現(xiàn)出更強(qiáng)的離子選擇性,同時(shí)旋轉(zhuǎn)的手性通道也實(shí)現(xiàn)了對(duì)映分子的選擇性輸運(yùn)。這對(duì)于選擇性納米通道的功能設(shè)計(jì)具有一定的借鑒和參考價(jià)值。Nano Letters兩位評(píng)審專家對(duì)該科研成果給予充分肯定,認(rèn)為帶來了很多新奇的思想和設(shè)計(jì),第一次揭示了多層石墨烯納米通道的新性質(zhì),相信將激發(fā)一系列新的理論和實(shí)驗(yàn)工作。
發(fā)表在Nanoscale的論文為燕友果副教授所在課題組與新加坡Loh Kian Ping教授課題組的合作成果。燕友果和王文森碩士為共同第一作者,張軍教授與Loh教授為通訊作者,中國石油大學(xué)(華東)為論文第一署名單位。
在海水淡化應(yīng)用中,當(dāng)前的反滲透膜能夠?qū)崿F(xiàn)較好地排鹽,但膜的厚度較大,大大降低了海水的分離效率且能耗較高。近年來研究發(fā)現(xiàn)原子層厚度的納米多孔膜能夠極大地提高水流,通過控制亞納米尺寸的孔徑可以實(shí)現(xiàn)有效排鹽。但如何實(shí)現(xiàn)高密度、尺寸均勻的亞納米孔制備成為目前亟待解決的問題。2017年1月,新加坡國立大學(xué)Loh教授課題組成功合成two-dimensional conjugated aromatic polymer (2D-CAP)膜,該膜具有高密度、規(guī)則排列的亞納米孔,在海水淡化中展現(xiàn)出潛在優(yōu)勢(shì)。兩課題組通過合作,采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了該2D-CAP多孔膜的鹽水分離性能。結(jié)果表明2D-CAP膜具有優(yōu)異的排鹽能力并展現(xiàn)出超高的水滲透率,相比目前的商業(yè)反滲透膜提高了3個(gè)數(shù)量級(jí),是已有報(bào)道具有最好排鹽性能的單層MoS2膜的3倍。該科研成果為下一代脫鹽膜材料提供了一種高性能超薄膜。Nanoscale審稿人對(duì)該成果給予高度評(píng)價(jià),認(rèn)為“與目前的反滲透技術(shù)相比,這項(xiàng)研究成果有可能發(fā)展新的海水過濾方法,相信其提供的高密度亞納米孔,將在分離和過濾技術(shù)方面激發(fā)一系列潛在的新應(yīng)用。
燕友果副教授所在的材料多尺度模擬課題組致力于氣體分離、海水淡化、生物膜傳質(zhì)以及微納尺度油氣滲流等研究工作,近年來已經(jīng)在JPCC、Langmuir、Energy、Carbon、Nanoscale、JPCL等國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文50余篇。
Nano Letters和Nanoscale是納米科技和材料研究領(lǐng)域的國際權(quán)威期刊,2017年影響因子分別為12.712、7.367。
論文鏈接:
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b02846
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/nr/c7nr07193k#!divAbstract
- 寧波材料所王震/閻敬靈團(tuán)隊(duì) JMCA: 聚酰亞胺/石墨烯氣凝膠的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)力學(xué)和電磁屏蔽兼容 2025-06-19
- 深圳技術(shù)大學(xué)史濟(jì)東等 Carbon:基于石墨烯-納米纖維素復(fù)合薄膜的自修復(fù)應(yīng)變/濕度雙模傳感器的設(shè)計(jì)及在可穿戴呼吸監(jiān)測(cè)的應(yīng)用 2025-05-28
- 北京化工大學(xué)汪曉東教授團(tuán)隊(duì) Nano-Micro Lett.: 碳化聚酰亞胺/凱夫拉纖維/氧化石墨烯@ZIF-67雙向復(fù)合氣凝膠封裝相變材料實(shí)現(xiàn)多重能量轉(zhuǎn)換與電磁屏蔽 2025-04-28
- 南京工業(yè)大學(xué)孫世鵬教授團(tuán)隊(duì) Nat. Commun.:離子化亞納米通道膜實(shí)現(xiàn)一、二價(jià)陰離子高效分離 2024-09-01
- 南京工業(yè)大學(xué)/漢陽大學(xué)《Prog. Mater. Sci .》綜述:功能化納米通道膜 2023-07-23
- 武漢理工大學(xué)張鵬超研究員/北京師范大學(xué)蔣亞楠副教授 Angew:具有貫穿型亞納米通道的混合基質(zhì)膜用于選擇性離子電導(dǎo) 2022-11-18
- 清華危巖、川師大白躍峰《npj Clean Water》: 高效光熱轉(zhuǎn)化聚合物水蒸發(fā)器助力水資源與鋰資源雙豐收 2025-06-06