Как создать газовую мембрану из листа графена
Сотрудники
Небольшая пора в листе графена, которая селективно пропускает молекулы диоксида углерода, останавливая азот (иллюстрация Zhangmin Huang / University of Colorado).
Мембраны, используемые в качестве селективных барьеров, играют важнейшую роль в самом широком спектре процессов, начиная с обеспечения жизнедеятельности клеток и заканчивая промышленной очисткой химических веществ и газов. Идеальная мембрана должна быть тонкой, чтобы достигалась максимально возможная скорость потока, механически прочной и иметь поры строго определённого размера, без чего немыслима высокая селективность разделения.
И лишь одного не хватает графену, чтобы стать мембраной, — пор, способных пропускать газовые молекулы на основании их размера.
В рассматриваемой работе удалось показать, что окислительное травление, активируемое УФ-светом, может с успехом использоваться для создания пор подходящего размера. В качестве демонстрации работоспособности таких мембран учёные провели серию экспериментов по разделению газовых смесей, состоящих из таких газов, как водород, диоксид углерода, аргон, азот, метан и гексафторид серы, размеры молекул которых находятся в диапазоне от 0,29 до 0,49 нм.
Исследователи также указывают на проблемы, которые необходимо решить, чтобы графеновые мембраны перешли в разряд коммерчески доступных. Так, до сих пор не существует метода получения больших по площади листов графена, которые могли бы удовлетворить промышленное производство. Кроме того, эксперименты по созданию ангстремных пор, проводившиеся в Колорадском университете, не дают полного представления о масштабируемости метода.
Отчёт об исследовании представлен в журнале
Подготовлено по материалам