多孔石墨烯薄膜可高效捕获CO2

科技日报讯 （记者张佳欣）瑞士洛桑联邦理工学院团队开发出一种经济高效且可扩展的方法，制造出大面积具有均匀孔隙的石墨烯薄膜。这种薄膜能从气体混合物中选择性过滤二氧化碳（CO2）。该技术不仅能大幅削减生产成本，提升薄膜质量与性能，还可进行扩展，为实际应用铺平了道路。

长期以来，科学家一直将石墨烯视为气体分离领域的理想替代方案，因为石墨烯的孔隙大小可设计为仅允许CO2通过，同时阻挡氮气等较大分子。然而，大多数现有方法依赖于昂贵的铜箔来生长制造高质量石墨烯，并且需要精细的操作技术，降低了薄膜制造效率。

此次，团队开发出一种在低成本铜箔上生长高质量石墨烯的方法，显著降低了材料成本。随后，团队优化了利用臭氧在石墨烯中蚀刻微小孔隙的化学工艺，实现了高度选择性的CO2过滤。更为关键的是，他们改进了气体与石墨烯的相互作用方式，确保形成大面积均匀的孔隙，为工业规模化生产铺平了道路。

为解决薄膜脆弱性的问题，团队引入了一种新颖的转移技术，可在膜模块内部进行直接转移，将失败率降至接近零。

通过新方法，团队成功制造出了50平方厘米的石墨烯薄膜，面积远大于以往，且完整性近乎完美。这些薄膜展现出卓越的CO2选择性和高气体渗透率，能让CO2高效通过，同时阻挡不需要的气体。

除了CO2捕获，该方法还可用于氢气纯化和氧气生产等领域，使石墨烯薄膜离商业化更近一步。