超薄二维（2D）单层原子晶体材料具有无限小的厚度和机械强度，为拓展新型分离技术领域提供了巨大的潜力。其中穿孔具有亚纳米孔的2D单层材料，并具有原子精度，用于筛选类似大小的分子一直是一项巨大的挑战。近日，美国田纳西大学诺克斯维尔分校Sheng Dai报道了离子液体（IL）/石墨烯杂化膜在CO2和N2分离方面的优异分离性能。
本文要点：
1）研究人员利用常压化学气相沉积（CVD）方法，在固体铜衬底上，在接近无氧化剂的气氛中合成了晶粒尺寸大于5 mm的单晶单分子层石墨烯。由于石墨烯和薄壁碳纳米管（CNTs）之间存在可靠的范德华相互作用，单层石墨烯随后通过直接压制的方法转移到CNTs网络载体上。然后通过O2等离子体刻蚀在碳纳米管网/石墨烯杂化膜中形成纳米孔，并滴加一层基于咪唑的超薄层IL。
2）超薄的离子液体提供了纳米孔尺寸和化学亲和力的动态调节，同时保持了单层纳米多孔石墨烯膜的高渗透性。j杂化膜具有4000 GPU的高CO2透过率和高达32的CO2/N2选择性。
这种合理的杂化设计为扩大原子薄纳米孔膜的气体分离能力提供了一个普遍的研究方向。
Wei Guo, et al, Broadening the Gas Separation Utility of Monolayer Nanoporous Graphene Membranes by an Ionic Liquid Gating, Nano Letters, 2020
DOI：10.1021/acs.nanolett.0c02860
文章来源：纳米人
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