石墨炔在海水淡化方面的性能相对于石墨烯优秀么?

2018-06-11      2247 次浏览

  

  与石墨烯(有单键或双键)不同,石墨炔能有双键或三键,而且它不限于仅有一种六角形样式。事实上,它能够存在的样式数量几乎是没有限制。DanielMalko(2012)团队利用他们的计算机仿真观察三种石墨炔样式类型,并发现它们全都能产生狄拉克锥,虽然形状稍稍不同;但也许最重要的是,它们其中之一称为6,6,12-graphyne,那以矩形的样式存在,应能使电子仅朝某一方向行进。据此,研究者表示,在制造材料时也许不需要像石墨烯的例子那样得「掺杂」,或非碳原子,以便提供电子源。

  幾年過去了,除了少部分研究論文發表外,大家聽過有公司投入石墨炔生產嗎?沒有,因為目前只有非常少部份的石墨炔被製成。最近看到石墨炔是中國科學院黃長水與李玉良合作的报导,首次將石墨炔應用於鋰離子電池電極材料,並對其電化學儲鋰性能及儲鋰機制進行了詳細的分析研究,闡明了石墨炔結構、形貌與其電化學性能之間的構效關係,「探索」了石墨炔材料在鋰電池中的應用。该论文证实了石墨炔薄膜的层间距为0.365纳米,所获得的少数层石墨炔薄膜厚度可以控制在15~500纳米之间。同时,石墨炔薄膜表现出良好的半导体性质,并发现随着石墨炔厚度的减小,其电导率逐渐增加。

  研究人员首次测定了石墨炔薄膜空穴迁移率,证明了理论计算提出的高迁移率,其迁移率随着石墨炔薄膜厚度的增加逐渐下降,厚度为22纳米的石墨炔薄膜的迁移率可达到100-500cm2·V-1·S-1。有没有搞错呀?厚度22纳米也也敢跟石墨烯比?迁移率可达到100-500cm2╱V·S跟石墨烯差距那么大?其实,石墨炔除了能带特性外,跟石墨烯根本没得比,加上制备困难,只有学界为了发表论文会去玩,企业界又不是头壳坏掉怎么去相信很快就可以量产。依据这种数据,想必石墨炔也做不成海水淡化。

  你知道石墨烯怎么做海水淡化吗?一种是利用亲水性的氧化石墨烯薄膜与水相互作用后,形成约0.9纳米宽的毛细通道,允许直径小于0.9纳米的离子或分子快速通过,而直径大于0.9纳米的离子被完全阻隔。该筛选效应不仅对离子尺寸要求非常精准,而且比传统的浓度扩散快上千倍。另一种是反渗透法,一样也是做成亲水性的氧化石墨烯薄膜,但作用原理不同。石墨炔最多有望代替半导体材料硅,在电子产品生产中得到广泛应用,但那只是从其具备能带的特性去推判,要成功还有很长的路要走呢。但是,由于对石墨炔的研究尚处于理论阶段,所以目前低成本、大批量且高质量制备石墨炔的方法研究还不成熟,因此面临着巨大挑战。

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