科(kē)學網10月(yuè)24日(rì)訊：制(zhì)備高(gāo)滲透性能(néng)且高(gāo)截留率的(de)氧化(huà)石墨烯膜一(yī)直是(shì)€難題和(hé)研究熱(rè)門(mén)。近(jìn)日(rì)，浙江農(nóng)林(lín)大(dà)學教授陳亮(liàng)團隊通(tōng)過實∑驗和(hé)理(lǐ)論結合，利用(yòng)改進電(diàn)子(zǐ)束輻照(zhào)還(hái)原方法，實現(xiàn)了(le)在氧化(huà)石墨烯中對(d uì)環氧基團的(de)精确去(qù)除，同時(shí)保留了(le)大(dà)量羟基。該成果在線發表于《碳》雜(zá)志(zh ì)。

他(tā)們制(zhì)備得(de)到(dào)的(de)石墨烯膜展示了(le)出色的(de)親水(shuǐ)性、超高(gā≈o)滲透性能(néng)和(hé)穩定性能(néng)，為(wèi)選擇性去(qù)除基團類型以及石墨烯膜在污水(shuǐ)處理(lǐ)等應用(yòng)提供了(le)★重要(yào)的(de)理(lǐ)論和(hé)實驗基礎。

在該研究中，陳亮(liàng)團隊通(tōng)過理(lǐ)論計(jì)算(suàn)分(fēn)析，發現(xiàn)利用(yòng)氫自(zαì)由基和(hé)環氧基團反應，能(néng)産生(shēng)新的(de)羟基基團，這(zhè)使得(de)去(qù)除環氧、保留羟基成為(wèi)可(kě)能(néng) 。

研究團隊進一(yī)步通(tōng)過改進電(diàn)子(zǐ)束輻照(zhào)的(de)實驗方法，形成以氫自(zì)由基為(wèi)主的(de)輻照(zhào)環境，成功實&現(xiàn)了(le)環氧基團的(de)選擇性還(hái)原。制(zhì)備得(de)到(dào)的(de)還(hái)原氧化(huà)石墨烯，在含氧量顯著下( xià)降的(de)同時(shí)具有(yǒu)極好(hǎo)的(de)親水(shuǐ)性。更重要(yào)的(de)是(shì)，制(zhì)備的(deα)石墨烯膜在截留有(yǒu)機(jī)污染物(wù)和(hé)重金(jīn)屬廢液時(shí)，展示出✘超高(gāo)滲透性能(néng)和(hé)截留穩定性能(néng)。

“我們通(tōng)過選擇性還(hái)原制(zhì)備的(de)氧化(huà)石墨烯膜，在對(duì)污水(shuǐ)中甲基藍(lán)、副品紅(hóng)、羅丹明(míng)Bπ等常見(jiàn)的(de)有(yǒu)機(jī)染料和(hé)鐵(tiě)離(lí)子(zǐ)、鉛離(lí)子(zǐ)、銅↓離(lí)子(zǐ)等過渡金(jīn)屬離(lí)子(zǐ)進行(xíng)有(yǒu)效地(dì)截留的(de)同時(shí)，還(hái)獲得(de)了(le)超高(gāo)水(shuǐ¥)通(tōng)量。相(xiàng)比于普通(tōng)的(de)氧化(huà)石墨烯膜，所獲得(de)的(de)水(shuǐ)通(tōng)量提升了(le)高(gāo‍)達兩個(gè)數(shù)量級。該研究在氧化(huà)石墨烯膜低(dī)通(tōng)量的(de)難題方面取得(de)的(de)結果，将大(dà)大(dà)擴展×氧化(huà)石墨烯膜在污水(shuǐ)處理(lǐ)中的(de)應用(yòng)。”通(tōng)訊作(zuò)者之一(yī)、團隊負責人(rén)陳亮∑(liàng)說(shuō)。

氧化(huà)石墨烯片層中，環氧(C-O-C)和(hé)羟基(C-OH)是(shì)兩種主要(yào)的(de)含氧↑基團，其含量接近(jìn)，并随機(jī)分(fēn)布在氧化(huà)石墨烯片層表面。

研究表明(míng)，羟基對(duì)氫鍵的(de)形成有(yǒu)重要(yào)作(zuò)用(yòng)，可(kě)以促進水(shuǐ)分(fēn♠)子(zǐ)在氧化(huà)石墨烯膜中的(de)滲透，而環氧基團對(duì)形成氫鍵的(de)貢獻相(xiàng•)對(duì)較小(xiǎo)，對(duì)水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)和(hé)溶質在通(tōng)道(∏dào)內(nèi)的(de)傳輸形成阻力，不(bù)利于水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)和(hé)溶質的(de)±滲透。

研究認為(wèi)，如(rú)果能(néng)在保留羟基的(de)同時(shí)，最大(dà)程度地(dì)減少(shǎo)環氧基✔團，有(yǒu)望極大(dà)改善膜的(de)滲透性及其他(tā)性能(néng)。但(dàn)是(shì)傳'統的(de)還(hái)原方法，比如(rú)熱(rè)還(hái)原和(hé)化(huà)學還(hái)原法，能(néng)同時(shí)大(dà)幅度降低(dī)環氧和(hé)羟基，但(dàn)均Ω無法實現(xiàn)精确選擇性還(hái)原某一(yī)類基團的(de)目的(de)。

該論文(wén)得(de)到(dào)了(le)國(guó)家(jiā)自(zì)然科(kē)學基金(jīn)委、浙江省自(zì‍)然科(kē)學基金(jīn)委、浙江農(nóng)林(lín)大(dà)學校(xiào)科(kē)研發展基金(jīn)，上§(shàng)海(hǎi)同步輻射光(guāng)源的(de)資助和(hé)支持。