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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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4月16日,全球首个陆上商用模块式小型堆——中核集团海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程“玲龙一号”首台主泵成功就位,这进一步彰显了我国在新型核能系统设计、高端装备制造及复杂工程协同管理上的综合实力,对巩固我国在小堆国际竞争中先发优势、形成我国模块式小型堆先进品牌具有重要意义,为
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4月8日,应中国国家原子能机构邀请,国际原子能机构总干事格罗西到访中国,首站走进中核集团海南昌江核电基地,实地调研全球首个陆上商用模块化小型堆玲龙一号工程,并见证《中国小型模块堆通用用户要求文件》发布。他高度肯定中国在世界核电发展中的示范作用,并为中国小堆的发展点赞。他指出,中国通
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淡水是人类和其他生命赖以生存的最宝贵的资源之一,但由于人口增长,气候变化,和水污染,它的可用性越来越低。尽管有丰富的海水作为替代水资源,海水淡化通常受到生产率低、能耗相对高的限制。膜基海水淡化技术包括最先进的反渗透(RO)技术,已被证明比热脱盐方法更有效。传统的聚合反渗透膜仍然存在这
5月5日,联合水务发布2024年年报,公司实现营业总收入11.40亿元,同比增长1.12%;毛利润为3.64亿元,同比下降8.08%;归属净利润1.50亿元,同比下降5.89%;扣非净利润9481.92万元,同比下降21.37%。尽管公司在营收方面保持稳定增长,但净利润的下滑显示出其在资本支出增加和折旧摊销压力下的盈利能力受
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日前,遵义铝业股份有限公司电解烟气脱硫项目总承包招标公告发布。该项目对原有的200kA、350kA电解系列净化系统进行改造,增加烟气脱硫系统,使电解烟气污染物满足超低排放要求。遵义铝业股份有限公司电解烟气脱硫项目总承包招标公告(招标编号:0125-ZB00125_01)招标项目所在地区:贵州省·遵义市·
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日前,山东烟台市辛安河污水处理厂三期工程特许经营项目项目招标公告发布。招标计划显示,烟台市辛安河污水处理厂三期工程,主要包括:项目包含新建处理能力为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,主要建设内容为:格栅间、旋流沉砂池、初沉池、生物池
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据北极星氢能网不完全统计,4月共计16个氢能项目传来消息,涉及氢能制储输用多个领域,详情如下:签约4月,甘泉堡经济技术开发区(工业区)与江苏富仕宝新能源科技有限公司签订投资协议,建设绿氢智慧能源一体化示范项目。项目建成后,可实现年产15万吨绿氢、60万吨绿色甲醇和40万吨绿氨项目。据了解,
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