中国石油大学（华东）燕友果副教授：多层石墨烯纳米通道及超高水渗透率的类石墨烯海水淡化膜方面取得进展

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近日，中国石油大学（华东）理学院燕友果副教授研究成果“对映分子在多层石墨烯纳米通道中的选择性输运”(Enantioselective Molecular Transport in Multilayer Graphene Nanopores)和“一种超高水渗透率的类石墨烯海水淡化膜”(A graphene-like membrane with ultrahigh water flux for desalination)，分别被Nano Letters和Nanoscale刊发。

发表在Nano Letters的论文为燕友果副教授在美国访学期间与伊利诺伊州立大学芝加哥分校Petr Král教授合作研究成果，燕友果副教授和李文博士为论文共同第一作者，Král教授为通讯作者，中国石油大学（华东）为论文第一署名单位。

石墨烯纳米孔在气体分离、海水淡化及分子识别通道等方面受到广泛关注。已有研究多集中于单层石墨烯纳米孔的研究，关注于纳米孔的尺寸、形状及边缘官能团修饰等对分子和离子的识别作用。燕友果副教授借鉴生物通道的特征（具有一定的长度、多个官能团参与识别），在单层石墨烯纳米孔基础上设计了多层石墨烯通道，并通过旋转设计了手性通道。此设计将纳米通道的识别从二维升级到三维。研究结果表明，相比二维通道，三维通道展现出更强的离子选择性，同时旋转的手性通道也实现了对映分子的选择性输运。这对于选择性纳米通道的功能设计具有一定的借鉴和参考价值。Nano Letters两位评审专家对该科研成果给予充分肯定，认为带来了很多新奇的思想和设计，第一次揭示了多层石墨烯纳米通道的新性质，相信将激发一系列新的理论和实验工作。

发表在Nanoscale的论文为燕友果副教授所在课题组与新加坡Loh Kian Ping教授课题组的合作成果。燕友果和王文森硕士为共同第一作者，张军教授与Loh教授为通讯作者，中国石油大学（华东）为论文第一署名单位。

在海水淡化应用中，当前的反渗透膜能够实现较好地排盐，但膜的厚度较大，大大降低了海水的分离效率且能耗较高。近年来研究发现原子层厚度的纳米多孔膜能够极大地提高水流，通过控制亚纳米尺寸的孔径可以实现有效排盐。但如何实现高密度、尺寸均匀的亚纳米孔制备成为目前亟待解决的问题。2017年1月，新加坡国立大学Loh教授课题组成功合成two-dimensional conjugated aromatic polymer (2D-CAP)膜，该膜具有高密度、规则排列的亚纳米孔，在海水淡化中展现出潜在优势。两课题组通过合作，采用分子动力学模拟方法研究了该2D-CAP多孔膜的盐水分离性能。结果表明2D-CAP膜具有优异的排盐能力并展现出超高的水渗透率，相比目前的商业反渗透膜提高了3个数量级，是已有报道具有最好排盐性能的单层MoS2膜的3倍。该科研成果为下一代脱盐膜材料提供了一种高性能超薄膜。Nanoscale审稿人对该成果给予高度评价，认为“与目前的反渗透技术相比，这项研究成果有可能发展新的海水过滤方法，相信其提供的高密度亚纳米孔，将在分离和过滤技术方面激发一系列潜在的新应用。

燕友果副教授所在的材料多尺度模拟课题组致力于气体分离、海水淡化、生物膜传质以及微纳尺度油气渗流等研究工作，近年来已经在JPCC、Langmuir、Energy、Carbon、Nanoscale、JPCL等国际学术期刊发表论文50余篇。　

Nano Letters和Nanoscale是纳米科技和材料研究领域的国际权威期刊，2017年影响因子分别为12.712、7.367。

论文链接：

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b02846

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/nr/c7nr07193k#!divAbstract

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