“把氧化石墨烯的薄膜應(yīng)用到海水淡化當(dāng)中，我認(rèn)為這是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的例子。在未來海水淡化中，由于使用了氧化石墨烯，我認(rèn)為它的成本將會(huì)越來越低，所以這將會(huì)是一個(gè)非常好的商業(yè)化的例子。”石墨烯之父、2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主安德烈·海姆（AndreGeim）表示。
海姆是在近日于江蘇南京舉辦的“第四屆中國國際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)”上作出上述表述的。第四屆中國國際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)由中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CGIA）和南京市人民政府聯(lián)合主辦，南京開發(fā)區(qū)、北京現(xiàn)代華清材料科技發(fā)展中心、上海際烯石墨烯科技有限公司、南京市貿(mào)促會(huì)承辦。
海姆是英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家，被稱為是“石墨烯之父”。2004年，海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（KonstantinNovoselov）成功地從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)石墨烯可單獨(dú)存在。兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
石墨烯因具有優(yōu)良的光、電、力學(xué)等性能，石墨烯被稱為“新材料之王”、“超級(jí)材料”等。氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，其能夠在實(shí)驗(yàn)室通過簡單的氧化生產(chǎn)出來。考慮到氧化石墨烯的靈活性和成本，氧化石墨烯比單層石墨烯更具有潛在優(yōu)勢。
海姆在大會(huì)上表示，氧化石墨烯氧化物分層取得進(jìn)展后，現(xiàn)在可得到100納米的厚度，形成石墨烯氧化膜。
海姆稱，實(shí)驗(yàn)表明，不管是哪一種海水，經(jīng)過氧化石墨烯薄膜時(shí)，水流速度都非常快，且可以非常精確地把鹽份都過濾出來。氧化石墨烯薄膜應(yīng)用在海水淡化中時(shí)，只要進(jìn)行一定的加壓，過濾出來的海水甚至可以直接飲用。“如在水流速度保持0.5升/平方米的情況下，薄膜對(duì)于氯化鈉的過濾度高達(dá)97%，這是一個(gè)非常令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。”
事實(shí)上，這也是海姆團(tuán)隊(duì)的最近的研究成果，該研究成果已于今年4月發(fā)表在國際學(xué)術(shù)雜志《NatureNanotechnology》上。海姆研究團(tuán)隊(duì)找到了一種方法能夠精確控制氧化石墨烯薄膜的孔徑大小，這能夠有效地阻擋不需要的離子。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，用他們的方法能夠使氧化石墨烯薄膜對(duì)氯化鈉的離子的過濾率高達(dá)97%，這意味著該膜系統(tǒng)能夠很好地進(jìn)行過濾常見的鹽離子。
海姆稱，相較于目前海水淡化的工藝來說，氧化石墨烯薄膜的應(yīng)用成本大大降低。“氧化石墨烯薄膜的應(yīng)用，我認(rèn)為已經(jīng)是準(zhǔn)備好實(shí)現(xiàn)商業(yè)化了。”
海姆還表示，“我們可以設(shè)想一下，未來我們能不能生產(chǎn)出可攜帶、易攜帶的淡化海水的設(shè)備呢？比如說我們把海水放到設(shè)備里面，拿到這個(gè)小的設(shè)備來進(jìn)行過濾，變成一個(gè)飲用水，這是一個(gè)非常好的發(fā)展方向，也許未來我們可以制備出這種便攜式的海水淡化設(shè)備。”
對(duì)于石墨烯有可能在哪個(gè)領(lǐng)域商業(yè)化應(yīng)用，海姆提到了核工業(yè)領(lǐng)域。
海姆稱，“這個(gè)行業(yè)是數(shù)十億美金的產(chǎn)業(yè)”。氚是在核反應(yīng)堆中的一個(gè)重要的污染因素，目前還找不到去除氚這種污染源的有效方法，對(duì)核工業(yè)造成很大的困擾。
對(duì)于氫核聚變而言，氫的同位素——氘（又稱重氫）是用作熱核反應(yīng)的重要能源，在分析和化學(xué)追蹤技術(shù)中也被廣泛使用。氘的氧化物即重水，在鈾核裂變中可做為減速劑，由此在核電站運(yùn)行中需要成千上萬噸重水。氚是氫最重的同位素，其原子含有1個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，具有放射性，在核裂變工廠作為發(fā)電副產(chǎn)品須被安全去除。
海姆的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，采用石墨烯制膜濾出不同的氫同位素——氘和氚，大大簡化重水的生產(chǎn)過程，并有助于清理核廢料，有望制備節(jié)能、高效和價(jià)廉的理想過濾器。該團(tuán)隊(duì)曾測試了氘的原子核，可以通過石墨烯及其姊妹材料氮化硼的膜。
該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，氘不僅能夠被一個(gè)原子厚的膜有效篩選分離，而且這一過程效率很高。這一發(fā)現(xiàn)使得單層石墨烯和氮化硼作為分離膜，對(duì)氘和氚混合物進(jìn)行分離具有應(yīng)用價(jià)值。該研究成果已于2016年初在國際期刊Science雜志上發(fā)表。
