石墨烯之父、2010年诺贝尔物理学奖获得者Andre & middot在安德烈·海姆的团队探索控制氧化石墨烯薄膜的孔径来淡化海水后，中国科学家在这一领域取得了新的突破。

10月9日，国际学术期刊《自然》发表了一篇名为& ldquo通过阳离子控制氧化石墨烯薄膜的层间距来实现离子屏蔽& rdquo(& ldquo通过层间间距的阳离子控制在氧化石墨烯膜中进行离子筛选& rdquo)研究论文。本研究提出并实现了水合离子可以精确控制石墨烯薄膜的层间距，表现出优异的离子屏蔽和海水淡化性能。这项研究是由上海大学的方和李以及南京工业大学的金共同完成的。

石墨烯被称为& ldquo因为它具有优异的光学、电学和机械性能。新材料之王& rdquo、& ldquo超材料& rdquo等等。2004年，海姆和康斯坦丁& middot诺沃塞洛斯成功地将石墨烯从石墨中分离出来，证明了石墨烯可以单独存在。因此，两人都获得了2010年诺贝尔物理学奖。

氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，在实验室中通过简单的氧化就可以产生。考虑到氧化石墨烯的柔性和成本，氧化石墨烯比单层石墨烯更具潜在优势。

据了解，精确控制(氧化)石墨烯薄膜的层间距在环境、能源材料等领域具有重要意义。，特别是在水处理、离子/分子分离、电池/电容器等应用领域。对于(氧化)石墨烯纳米片，很难实现小至1/10 nm的固定层间间距。更具挑战性的是，(氧化)石墨烯薄膜在水溶液中会发生溶胀，导致分离性能严重下降。一直以来，研究人员通过利用纳米技术操控和膜间修饰小分子做了很多努力，但仍然很难做到。

在海姆& ldquo第四届中国国际石墨烯创新大会& rdquo有人说，经过氧化石墨烯分层的进展，现在可以获得100纳米的厚度，形成氧化石墨烯薄膜。该研究成果已于今年4月发表在国际学术期刊《自然纳米技术》上。当时的实验证明，用他们的方法，氧化石墨烯薄膜对氯化钠离子的过滤率可以达到97%，也就是说该膜系可以很好地过滤食盐离子。

据上海大学网站消息，中国科学家提出溶液中的离子可以有效控制(氧化)石墨烯薄膜的层间距，并进行了相应的理论模拟计算验证。同时，利用X射线小角散射(BL16B1)、精细吸收光谱(BL14W1)和上海光源的紫外光证明了(氧化)石墨烯片中离子与芳环结构之间存在水合离子-&π。互动。这种动作就像& ldquoPier & rdquo相同的支撑石墨烯片层精确控制(氧化)石墨烯薄膜的层间距，不同大小的水合离子相当于不同大小的& ldquoPier & rdquo然后对应不同的层间距。

通过实验，已经成功实现并观察到(氧化)石墨烯薄膜在与不同离子溶液相互作用后具有特定的层间距，可以小到一纳米左右，而不同离子对应的间距差异小于1/10纳米。当(氧化)石墨烯薄膜与水合直径较小的离子溶液结合时，水合直径较大的离子很难进入石墨烯薄膜。因此，通过离子选择可以实现对(氧化)石墨烯薄膜的层间距精确控制到1/10 nm。此外，通过一系列水合离子控制的聚氧化石墨烯复合膜，实验实现了对不同离子的精确筛选。

该研究不仅为石墨烯膜的设计和制备提供了理论和技术指导，也为其他二维材料在分离膜领域的研究开辟了新思路。

海姆曾经说过。氧化石墨烯薄膜应用于海水淡化是我认为可以商业化的例子。在未来的海水淡化中，由于氧化石墨烯的使用，我认为它的成本会越来越低，所以会是一个非常好的商业例子。& rdquo然而，如何在工业上大规模、低成本地生产稳定的氧化石墨烯薄膜体系，同时还能有效抵抗有机物、盐和生物材料的腐蚀，可能仍面临一定的挑战。