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精确控制(氧化)石墨烯膜的层间距,达到十分之一纳米精度,是其在水处理、离子/分子分离以及电池/电容等应用的关键。近日,中国科学院上海应用物理研究所方海平团队、上海大学吴明红团队、南京工业大学金万勤团队和浙江农林大学学者合作,提出并实现了用水合离子自身精确控制石墨烯膜的层间距,展示了其出色的离子筛分和海水淡化性能,并用理论计算、上海光源的X射线小角散射(BL16B1)和精细吸收谱(BL14W1)实验阐明了机理,相关论文发表在Nature上。
对像纸一样的石墨烯纳米片,要精确“装订”成石墨烯膜,保证其层间距固定并精确到十分之一纳米这么小的尺度,其困难可想而知。更具挑战的是,石墨烯膜在水溶液中会发生溶胀导致分离性能严重衰减。研究人员曾利用纳米技术操控、膜间修饰小分子等技术做了诸多努力但仍不能如愿。方海平团队在水合离子与芳香环结构上π电子相互作用的系列工作的基础上,提出了溶液中离子本身可以有效控制(氧化)石墨烯膜的层间距,并进行了相应的理论模拟计算加以验证。他们还利用上海光源的X射线小角散射(BL16B1)、精细吸收谱(BL14W1)以及紫外等表征手段,证明了离子与石墨烯片层内芳香环结构之间存在水合离子-π相互作用。这样的作用像“桥墩”一样支撑石墨烯片层,精确控制了石墨烯膜的层间距,不同大小的水合离子相当于不同大小的“桥墩”,对应不同的层间距。吴明红团队在方海平等协助下通过实验,实现并观测到石墨烯膜与不同的离子溶液作用后确有特定的层间距,间距可小到一纳米左右,不同离子对应的间距差异小于十分之一纳米;当石墨烯膜与水合直径小的离子溶液结合后,具有更大水合直径的离子难以进入石墨烯膜。因此,通过离子选择可以实现对石墨烯膜的层间距达十分之一纳米的精确控制。金万勤团队在方海平团队理论模型的基础上,设计制备了一系列水合离子控制的多孔陶瓷支撑的石墨烯复合膜,从实验上实现了不同离子间的精确筛分;对具有最小水合直径的钾离子,由于钾离子的水合层较弱,进入石墨烯膜后水合层发生形变,导致特别小的层间距。经过钾离子溶液浸泡的石墨烯膜能阻止水合钾离子自身的进入,有效截留盐溶液中包括钾离子本身在内的所有离子,还能维持水分子通过,实现一边是离子溶液一边是纯水的水处理效果。研究团队申请了相应的国内和PCT专利。
研究工作得到了国家自然科学基金委、中科院、科技部、上海光源以及上海超算中心、中科院北京超算中心和广州超算中心的资助。
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AquatechChina2024第十六届亚洲水技术展览会将于2024年12月11-13日在上海新国际博览中心隆重举行!本届展会由荷兰RAI锐昂展览集团、锐昂展览(上海)有限公司主办。展会介绍01作为一个完全专注于水领域的专业展会,AquatechChina覆盖水处理全产业链,包含净水、水与污水处理、给排水管网及泵管阀、过程控
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7月3日,2024青岛国际水大会水展在青岛西海岸新区隆重开幕。大会由青岛市人民政府主办,国际水协会(IWA)、世界水理事会(WWC)、山东省科学技术协会、水利部国际经济技术合作交流中心、中国工业节能与清洁生产协会、河海大学、膜材料与膜应用国家重点实验室支持,青岛市科学技术协会、青岛市发展和改革委
近日,苏伊士将与合作伙伴CTCI中鼎集团和宏华营造,在新竹市设计、建造并运营一座大型市政反渗透海水淡化厂。该项目合同总额为新台币177亿元(人民币约39.59亿元),包括15年的运营和维护。新竹反渗透海水淡化厂设计规模为每天生产10万吨优质饮用水,将提高供水的稳定性并缓解水资源短缺,服务新竹市约
海水淡化是人类追求了几百年的梦想,但是海水淡化受技术和成本制约仍未得到广泛应用。记者日前从南京工业大学获悉,该校材料化学工程国家重点实验室金万勤教授团队与国内相关科研单位合作,在石墨烯膜淡化海水的研究上获得突破性进展,提出并实现了用水合离子自身精确控制石墨烯膜的层间距,展示了其出
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科学家用石墨烯制成了可以筛掉盐类离子的筛子。曼彻斯特大学的科学家的新发现在发表在《自然纳米技术》杂志上。此前的石墨烯氧化物膜已经显示出了进行气体分离和水过滤的强大潜力,它们已经被证实可以用于过滤掉小纳米颗粒,有机分子甚至大颗粒的盐的能力。然而它们不能用于筛出脱盐技术中的普通盐类,
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CVD技术制备石墨烯的路走通了,整个团队还沉浸在成功的喜悦中。就在大家都以为可以去开庆功宴的时候,何利民博士却向团队成员提出了新的要求:“石墨烯膜是做出来了,但是现在很多高校和团队的实验室都可以做,我们接下来要做的,是做他们没有做过的,我们要做大尺寸、高质量、工程化的石墨烯生产!只有这样,石墨烯材料才能真正迈出走向应用的关键一步!”中航工业航材院石墨烯及应用研究中心何利民博士何利民坚定又朴实的语言,无疑给大家打了一剂强心针。如果说利用CVD法制备石墨烯是一个难点,那么,把微观的石墨烯做宏观,更是难上加难。工艺如何控制?模具怎么设
近日,湖南洪江市第二污水处理厂提质扩容及配套管网建设项目(EPC)公开招标,招标金额为10294.53万元,项目建设内容包含对洪江市第二污水处理厂现有2万吨/天污水处理设备进行提标改造,通过本次提标改造使污水处理厂出水标准由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准提升到一级A标
11月5日,安徽桐城市和平污水处理厂及配套管网建设工程项目中标候选人公示,工程总承包费最高投标限价27180万元,运营费用:最高投标限价0.82元/吨,计划工期:设计周期30日历天,建设期510日历天,运营维护期限:自场区正式投入运营起15年,中标候选人情况如下:第一中标候选人:安徽中环环保科技股份
11月1日,烟台市辛安河污水处理厂三期工程特许经营项目招标恢复公告发布。公告显示,因异议事项已处理完毕,故恢复招标投标活动。该项目为特许经营项目,包含项目建设、运营、移交。项目内容为新建处理能力为10万m3/d的污水处理设施,以及厂外新增和扩建的管网。采用全地下式双层加盖的布置形式,主要
近日,昆仑投(松原)环境治理有限公司成立,法定代表人为王忠双,注册资本为1000万元,经营范围包含:污水处理及其再生利用;水环境污染防治服务;市政设施管理;环境保护监测;环保咨询服务;物联网应用服务等。企查查股权穿透显示,该公司由中国铁建间接控股。
近日,安徽无为城东污水处理厂顺利实现通水试运行。无为城东水厂一期服务范围为无为市城东、城南及经济开发区,服务总面积约14.25平方公里,现状处理规模日均2.5万吨。随着城市化的发展,无为市每天的污水产生量不断攀升,无为城东水厂一期已近满负荷运行,二期扩建工程应运而生。新工艺高指标无为城东
11月1日,武汉经济技术开发区(汉南区)水务和湖泊局沌口污水处理厂(一期、二期)特许经营项目结果公告发布。武汉车谷环境科技有限公司中标,中标(成交)金额:70050(万元)。招标文件显示,本项目污水处理费单价1.32元/m3,本价款为固定价款,须投标人报价确认。特许经营转让费不低于人民币46200万元。
近日,中建环能山东公司中标项目达十一项,包括井下节能、扩容技改、维修维护、移动超磁水体应急处置等。井下节能项目海石湾煤矿矿井水处理及回用系统采购项目该项目位于甘肃省兰州市,处理规模为9600m/d,项目工艺采用“重介质高速澄清+恒压回用设备”,出水水质满足《煤炭工业污染排放标准》、《煤矿
北极星水处理网获悉,江川区西片区污水处理厂及城乡环卫一体化项目特许经营者中标结果公示,劲旅环境科技股份有限公司联合云南水泽环境建设工程有限公司中标该项目,公示如下:标段编号:ZH530400202400133001001标段名称:江川区西片区污水处理厂及城乡环卫一体化项目特许经营者招标工程类型:其他监
金秋送爽迎丰收,正值工程建设施工的黄金期,苏州工业园区第一污水处理厂三期扩建工程现场一派繁忙景象。苏州工业园区第一污水处理厂三期扩建工程建成后,将成为江苏省出水标准最严的污水处理厂之一,进一步加大太湖流域和吴淞江水系水环境保护力度,控制太湖水体的富营养化,逐步恢复良性循环的水生态
2024年三季度已悄然过去,水处理行业项目情况如何呢?据北极星水处理网不完全统计,三季度中标亿级项目数量为68个(含部分预中标),总投资额约293.33亿元,分布于20个省份。2024年三季度中标的亿级水处理项目清单如下:谁拿下了标王?68个亿级项目中,标王项目为江苏丹阳市“厂网站”一体化提质增效项
近日,泉州中节能水处理科技有限公司51%股权转让,转让方中国启源工程设计研究院有限公司。据了解,中国启源工程设计研究院有限公司由中国节能环保集团有限公司全资控股。泉州中节能水处理科技有限公司,注册资本7000.00万元,为国有控股企业,经营范围:电镀污水处理、废气处理,污泥处理;批发、零售
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