刻蝕單層石墨烯，使其在分子分化中具有亞埃精度的高孔密度，對于實(shí)現(xiàn)類似大小氣體分子(如CO
2和N
2)的高通量分離至關(guān)重要。然而，實(shí)現(xiàn)高孔密度所需的快速蝕刻動(dòng)力學(xué)，對控制這樣的精度是極具挑戰(zhàn)性的。在這里，我們報(bào)道了一種毫秒碳?xì)饣瘜W(xué)，包含高密度(>10
12 cm
−2)的功能氧簇，然后在可控和可預(yù)測的氣化條件下，在二氧化碳篩選空位缺陷中演化。觀察到納米孔晶格異構(gòu)體的統(tǒng)計(jì)分布，與對異構(gòu)體分類問題的理論解釋非常吻合。該氣化技術(shù)是可擴(kuò)展的，并展示了厘米尺度的膜。最后，通過空位缺陷在O
2氣氛中的原位擴(kuò)展，分子截止值可以調(diào)節(jié)為0.1 Å。結(jié)果表明，對CO
2/O
2、O
2/N
2實(shí)現(xiàn)較好的選擇性同時(shí)，CO
2、O
2氣通量分別達(dá)到>10000和1000 GPU。
Fig. 1 通過毫秒氣化將高密度的空位缺陷精確地結(jié)合到石墨烯中。
Fig. 2. 基于AC-HRTEM的毫秒氣化N-SLG中空位缺陷的晶格結(jié)構(gòu)分析。
Fig. 3. 由毫秒氣化引入的N-SLG中空位缺陷引起的氣體分離性能。
Fig. 4. MGR制備的N-SLG的氣體分離性能,在200°C下進(jìn)行原位O
2處理。
相關(guān)研究成果于2021年由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Kumar Varoon Agrawal課題組，發(fā)表在Sci. Adv.（DOI: 10.1126/sciadv.abf0116）上。原文：Millisecond lattice gasification for high-density CO
2- and O
2-sieving nanopores in single-layer graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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