继石墨烯之父、2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈·海姆（Andre Geim）团队探索控制氧化石墨烯薄膜的孔径大小淡化海水后，日前中国科学家在该领域也获得新突破。
10月9日，国际学术期刊《Nature》在线刊登了题目为“通过阳离子控制氧化石墨烯薄膜层间距实现离子筛分”（“Ion sieving in graphene oxide membranes via cationic control of interlayer spacing”）的研究论文。该研究提出并实现了通过水合离子精确控制石墨烯膜的层间距，展示出优异的离子筛分和海水淡化性能。该研究来自中国科学院上海应用物理研究所研究院方海平、李景烨、上海大学的吴明红团队、南京工业大学金万勤团队等人。
海水淡化示意图
石墨烯因具有优良的光、电、力学等性能，石墨烯被称为“新材料之王”、“超级材料”等。2004年，海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）成功地从石墨中分离出石墨烯，证实石墨烯可单独存在。两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，其能够在实验室通过简单的氧化生产出来。考虑到氧化石墨烯的灵活性和成本，氧化石墨烯比单层石墨烯更具有潜在优势。
据了解，精确控制（氧化）石墨烯膜的层间距在环境、能源材料等领域具有重要意义，尤其在水处理、离子/分子分离以及电池/电容等应用领域中起到关键作用。对于（氧化）石墨烯纳米片，要实现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，（氧化）石墨烯膜在水溶液中还会发生溶胀导致分离性能严重衰减。一直以来，研究者们利用纳米技术操控、膜间修饰小分子等技术做了诸多努力但仍难以如愿。