2016年9月，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)著名化學(xué)工程類(lèi)期刊 Energy Environ. Sci. (IF: 25.427) 在線(xiàn)發(fā)表了天津大學(xué)姜忠義教授課題組在氧化石墨烯薄膜研究方面取得的最新進(jìn)展，即通過(guò)模仿AQP中的多級(jí)結(jié)構(gòu)和納米通道的復(fù)雜物理化學(xué)微環(huán)境，在石墨烯薄膜中構(gòu)建出高滲透性和選擇性納米通道（Shaofei Wang, Yingzhen Wu, Ning Zhang, Guanwei He, Qingping Xin, Xingyu Wu, Xingzhong Cao, Michael D. Guiver*, Zhongyi Jiang*, Energy Environ. Sci., 2016, 9, 3107. http://pubs.rsc.org /-/content /articlehtml/2016/ee/c6ee01984f）。
全球CO2排放量的持續(xù)增加導(dǎo)致全球變暖，并引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。薄膜基氣體分離技術(shù)結(jié)合高強(qiáng)度二維納米材料石墨烯可實(shí)現(xiàn)CO2氣體的良好選擇透過(guò)性，但目前對(duì)于協(xié)同控制層間納米通道的物理化學(xué)微環(huán)境，如間隙寬度、界面化學(xué)和水含量等缺乏實(shí)際和有效方法。該研究基于CO2在生物膜上的高效跨膜運(yùn)輸特性，設(shè)計(jì)出一種類(lèi)似生物膜物理化學(xué)微環(huán)境的合成膜，并在石墨烯薄膜中構(gòu)建出高滲透性和選擇性的納米通道，從而實(shí)現(xiàn)CO2的高效運(yùn)輸和分離。研究人員利用正電子湮沒(méi)譜學(xué)技術(shù)對(duì)于納米級(jí)甚至亞原子尺度開(kāi)空間缺陷的敏感性，特別是慢正電子束流技術(shù)對(duì)于薄膜材料表面微觀缺陷以及深度區(qū)域甄別的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合薄膜不同功能區(qū)域微環(huán)境的有效甄別，合理地解釋了不同薄膜選擇滲透差異性的微觀機(jī)制。
近年來(lái)，中科院高能所正電子研究平臺(tái)在新型功能材料微結(jié)構(gòu)表征中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是慢正電子束流技術(shù)的發(fā)展和新型多參數(shù)符合測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，為新型功能材料和功能薄膜材料微觀結(jié)構(gòu)及其微環(huán)境的表征提供了一種有效的核分析方法，從微觀的角度開(kāi)展功能材料結(jié)構(gòu)與物性?xún)?nèi)在機(jī)制的分析和解釋。目前，研究平臺(tái)與來(lái)自國(guó)內(nèi)外60多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的近300名用戶(hù)開(kāi)展了合作研究，已在JACS、PRL、PRB、APL、Green Chem.、JMC、J Catalysis、CC、PCCP、Chem. Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Acta Materialia、Nuclear Fusion等多個(gè)學(xué)科的頂級(jí)期刊上發(fā)表論文數(shù)十篇。
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