Water desalination using nanoporous single-layer graphene

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作者
Sumedh P. Surwade,Sergei Smirnov,Ivan Vlassiouk,Raymond R. Unocic,Gabriel M. Veith,Sheng Dai,Shannon M. Mahurin
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Nature Portfolio]
卷期号:10 (5): 459-464 被引量:1574
标识
DOI:10.1038/nnano.2015.37
摘要

By creating nanoscale pores in a layer of graphene, it could be used as an effective separation membrane due to its chemical and mechanical stability, its flexibility and, most importantly, its one-atom thickness. Theoretical studies have indicated that the performance of such membranes should be superior to state-of-the-art polymer-based filtration membranes, and experimental studies have recently begun to explore their potential. Here, we show that single-layer porous graphene can be used as a desalination membrane. Nanometre-sized pores are created in a graphene monolayer using an oxygen plasma etching process, which allows the size of the pores to be tuned. The resulting membranes exhibit a salt rejection rate of nearly 100% and rapid water transport. In particular, water fluxes of up to 10(6) g m(-2) s(-1) at 40 °C were measured using pressure difference as a driving force, while water fluxes measured using osmotic pressure as a driving force did not exceed 70 g m(-2) s(-1) atm(-1).
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