科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣
瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)高效且可擴(kuò)展的方法，制造出大面積具有均勻孔隙的石墨烯薄膜。這種薄膜能從氣體混合物中選擇性過(guò)濾二氧化碳（CO2）。該技術(shù)不僅能大幅削減生產(chǎn)成本，提升薄膜質(zhì)量與性能，還可進(jìn)行擴(kuò)展，為實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。
長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家一直將石墨烯視為氣體分離領(lǐng)域的理想替代方案，因?yàn)槭┑目紫洞笮】稍O(shè)計(jì)為僅允許CO2通過(guò)，同時(shí)阻擋氮?dú)獾容^大分子。然而，大多數(shù)現(xiàn)有方法依賴于昂貴的銅箔來(lái)生長(zhǎng)制造高質(zhì)量石墨烯，并且需要精細(xì)的操作技術(shù)，降低了薄膜制造效率。
此次，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種在低成本銅箔上生長(zhǎng)高質(zhì)量石墨烯的方法，顯著降低了材料成本。隨后，團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了利用臭氧在石墨烯中蝕刻微小孔隙的化學(xué)工藝，實(shí)現(xiàn)了高度選擇性的CO2過(guò)濾。更為關(guān)鍵的是，他們改進(jìn)了氣體與石墨烯的相互作用方式，確保形成大面積均勻的孔隙，為工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)鋪平了道路。
為解決薄膜脆弱性的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)引入了一種新穎的轉(zhuǎn)移技術(shù)，可在膜模塊內(nèi)部進(jìn)行直接轉(zhuǎn)移，將失敗率降至接近零。
通過(guò)新方法，團(tuán)隊(duì)成功制造出了50平方厘米的石墨烯薄膜，面積遠(yuǎn)大于以往，且完整性近乎完美。這些薄膜展現(xiàn)出卓越的CO2選擇性和高氣體滲透率，能讓CO2高效通過(guò)，同時(shí)阻擋不需要的氣體。
除了CO2捕獲，該方法還可用于氫氣純化和氧氣生產(chǎn)等領(lǐng)域，使石墨烯薄膜離商業(yè)化更近一步。
