新型石墨烯膜可高效分離鹽湖中金屬離子

　　科技日報蘭州9月3日電 （記者頡滿斌）記者3日從蘭州大學獲悉，該校稀有同位素前沿科學中心陳熙萌、李湛團隊，通過研究氧化石墨烯納米片在渦旋剪切力場中結構組成的動態變化過程，發展出一種超級簡單的渦旋力場拉伸堆積成膜策略，製備出高選擇性、低能耗、超平層間結構的渦旋氧化石墨烯膜，實現了實驗室階段鹽湖中鋰、鉀、鎂等離子的選擇性高效分離。相關成果發表在《納米快報》上。
　　膜分離是高效無相變、綠色無汙染的新型分離技術，但傳統膜分離技術很難用於鹽湖鹵水中鹼土金屬離子的選擇性分離，因此有必要發展一類更為簡單、高效、經濟環保的膜分離技術，促進我國鹽湖鹵水資源的高質化利用。
　　氧化石墨烯膜因其優異的物理和化學特性在分離分析領域具有重要的應用潛力。然而，氧化石墨烯表面存在大量含氧基團，在堆疊成膜的過程中產生大量褶皺。這些褶皺會干擾氧化石墨膜層間狹縫中的離子滲透過程，從而降低其滲透性和選擇性。因此，亟須解決二維膜選擇性和滲透性之間的權衡問題，實現離子的高效快速分離。
　　研究人員通過簡單的機械攪拌方式，對氧化石墨烯溶液施加渦流力場，製備出層間結構可調的超平渦旋氧化石墨烯膜，並使用該膜實現了鹽湖鹵水中單價金屬離子與二價鎂離子的高選擇性篩分。
　　研究發現，氧化石墨烯納米片在渦旋剪切力場中，其邊緣位置受到不同大小和方向剪切力的拉扯，該作用不但消除了石墨烯表面存在的大量褶皺，且促使表面褶皺間脂基水解成羧基和羥基，進而大幅提高石墨烯表面的含氧量。拉平的氧化石墨烯片在渦旋力場的作用下，形成一種具有彩色牛頓干涉環的超平氧化石墨烯膜。