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，對于實現類似大小氣體分子(如CO
2和N
2)的高通量分離至關重要。然而，實現高孔密度所需的快速蝕刻動力學，對控制這樣的精度是極具挑戰性的。在這里，我們報道了一種毫秒碳氣化化學，包含高密度(>10
12 cm
−2)的功能氧簇，然后在可控和可預測的氣化條件下，在二氧化碳篩選空位缺陷中演化。觀察到納米孔晶格異構體的統計分布，與對異構體分類問題的理論解釋非常吻合。該氣化技術是可擴展的，并展示了厘米尺度的膜。最后，通過空位缺陷在O
2氣氛中的原位擴展，分子截止值可以調節為0.1 Å。結果表明，對CO
2/O
2、O
2/N
2實現較好的選擇性同時，CO
2、O
2氣通量分別達到>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構分析。
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下進行原位O
2處理。
相關研究成果于2021年由瑞士洛桑聯邦理工學院Kumar Varoon Agrawal課題組，發表在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。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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