瑞士聯邦理工學院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne(EPFL))的化學工程師首次證明，原子級的石墨烯膜能夠高效地分離氣體混合物。這種“終極”膜是可伸縮的，使其成為工業氣體分離的突破口。
將混合氣體（例如空氣）分離成它們各自的組分是一個具有多種工業應用的過程，包括沼氣生產、金屬加工中的空氣富集、天然氣中有毒氣體的去除、以及氨廠和煉油廠的氫回收。
氣體分離通常使用由聚合物（例如纖維素）或其他材料製成的合成膜進行。近年來，研究已經轉向許多人所謂的“終極”膜：單層石墨烯，一個厚度為單個原子，現已被證明是最薄的分子屏障，因此是最有效的膜，具有優異的滲透率與穩健性和可擴展性。
然而，開發石墨烯的進展遇到了兩個“瓶頸”：第一，缺乏將分子大小的孔結合到石墨烯層中的方法；第二，缺乏實際製造機械堅固、無裂紋和無撕裂的大面積膜的方法。
現在，在解決這兩個問題的突破中，EPFL 研究團隊開發了一種大面積單層石墨烯膜，它能以高效率(分離係數高達25)從甲烷中分離氫，並且開發出前所未有的氫，孔隙度僅為0.025%。
該膜含有納米孔以允許氫氣滲透，這被稱為“氣體篩分”。膜在工業壓力和溫度下穩定（至少高達7 bar和250ºC）。但更重要的是，該小組能夠製造出1平方毫米的表面-比以前的報告要大得多，在之前的報告中，只有幾平方微米可以無裂縫地合成。研究團隊正致力於在石墨烯中加入更高密度的納米孔，以使石墨烯實現其真正的潛力。他們介紹說：“製造無裂紋石墨烯層的新技術將在很長一段時間內實現原子層石墨烯膜的最終性能，包括碳捕獲、氫回收和清潔飲用水的淨化等許多重要的化學分離。”
項目其他貢獻者還有：EPFL可再生能源材料實驗室（LMER）、EPFL跨學科電子顯微鏡中心（CIME）、麻省理工學院（MIT）。
參考來源：瑞士聯邦理工學院Ecole Polytechnique Federale de Lausanne（EPFL）
文獻免費獲取鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-04904-3
書目信息：Shiqi Huang，Mostapha Dakhchoune，Wen Luo，Emad Oveisi，Guangwei He，Mojtaba Rezaei，Jing Zhao，Duncan TL Alexander，AndreasZüttel，Michael S. Strano，Kumar Varoon Agrawal。單層石墨烯膜通過無裂縫轉移進行氣體混合物分離。Nature Communications 9,2632（2018年7月6日）。DOI：10.1038 / s41467-018-04904-3
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