Nature：阳离子调控氧化石墨烯膜层间距,海水淡化更近一步！

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氧化石墨烯膜是由部分氧化的石墨烯片层堆叠而成，具有超薄、高通量、低能耗等优点，可实现在水溶液中筛选离子或分子，在海水淡化、水净化、气体分离、离子分离、生物传感、锂电池和超级电容器等领域具有广泛的应用前景。

和碳纳米管膜不同的是，碳纳米管孔结构和尺寸固定，而氧化石墨烯膜的孔尺寸是可以通过层间距实现调控的，这也是氧化石墨烯膜具有广泛应用的核心基础。

氧化石墨烯膜应用的主要挑战在于： 1 ）石墨烯膜在水中容易膨胀； 2 ）难以实现在纳米尺度精确控制层间距。

图 1. 环氧树脂限域策略调控 GO 膜层间距

Jijo Abraham, Rahul R. Nair  et al. Tunable sieving of ions using graphene oxide membranes. Nature Nanotechnology 2017, 12, 546–550.

有鉴于此，中科院上海应用物理所 方海平 课题组，李景烨课题组、上海大学吴明红课题组，浙江农林大学研究团队以及南京工业大学金万勤课题组等合作报道了一种水合阳离子在 0.1 nm误差 尺度精确调控氧化石墨烯离子筛膜层间距的新策略！

图 2. 阳离子确调控氧化石墨烯膜层间距示意图

研究人员首先通过液滴涂布法（ drop-casting ）制备氧化石墨烯膜，然后浸泡在含有 K ⁺ 、 Na ⁺ 、 Ca ²⁺ 、 Li ⁺ 、 Mg ²⁺ 等至少一种阳离子的水溶液（ 0.25 M ）中。不同水合尺寸的阳离子可以有效精准调控层间距， 间距大小顺序为MgCl ₂ （ 1.36 ± 0.1 nm ） > LiCl> CaCl ₂ >pure water>NaCl>KCl （ 1.14 ± 0.1 nm ）。

图 3. 不同阳离子确调控氧化石墨烯膜层间距

图 4. 单离子透过性测试

研究表明，一种阳离子调控的氧化石墨烯膜层间距可以有效地选择性排斥具有更大水合体积的阳离子。第一性原理计算和紫外吸收光谱表明，阳离子在含氧集团和芳香环共存的位点吸附最稳定。