加州大学Shaofan Li课题组--旋转石墨烯膜上的表面滑移实现时间选择性打破了渗透性和选择性之间的平衡

由于膜的选择性取决于膜孔径小于水合离子的孔径，因此膜分离技术是由膜的渗透性-选择性平衡规律决定的。我们发现了一个以前未知的机制，该机制在使用孔径为2到4纳米的旋转纳米多孔石墨烯膜时打破了渗透性-选择性的权衡。结果表明，即使孔径大于水合离子的孔径，旋转膜仍具有几乎100%的脱盐性，并且旋转膜的液体/石墨烯界面处的表面滑移可实现同时的超选择性和空前的高渗透性。本文提出了一种“时间选择性”的新概念，将非常规选择性归因于离子通过孔的渗透时间与离子在孔中滑动所需的旁路时间之间的时间差。新发现的时间选择性克服了孔径的限制，为高性能膜的设计提供了一个新的理论。

Fig. 1. 大片MD脱盐模型示意图。

Fig. 2. GC角速度影响水通量和盐分排泄。

Fig. 3. 剪切孔隙石墨烯模型中滑移速度引起的超高抗盐性。

Fig. 4. 滑移引起的盐排斥的轨迹分析。

Fig. 5. 孔隙率和孔径对渗透率和选择性的影响。

Fig. 6. 与其他最新型反渗透膜的渗透性和排盐率比较。

相关研究成果于2020由加州大学Shaofan Li课题组，发表在Science Advances(DOI: 10.1126/sciadv.aba9471)上。原文：Surface slip on rotating graphene membrane enables the temporal selectivity that breaks the permeability-selectivity trade-off。