多孔石墨烯薄膜可高效捕獲CO2

科技日報訊 （記者張佳欣）瑞士洛桑聯邦理工學院團隊開發出一種經濟高效且可擴展的方法，製造出大面積具有均勻孔隙的石墨烯薄膜。這種薄膜能從氣體混合物中選擇性過濾二氧化碳（CO2）。該技術不僅能大幅削減生產成本，提升薄膜質量與性能，還可進行擴展，為實際應用鋪平了道路。

長期以來，科學家一直將石墨烯視為氣體分離領域的理想替代方案，因為石墨烯的孔隙大小可設計為僅允許CO2通過，同時阻擋氮氣等較大分子。然而，大多數現有方法依賴於昂貴的銅箔來生長製造高質量石墨烯，並且需要精細的操作技術，降低了薄膜製造效率。

此次，團隊開發出一種在低成本銅箔上生長高質量石墨烯的方法，顯著降低了材料成本。隨後，團隊優化了利用臭氧在石墨烯中蝕刻微小孔隙的化學工藝，實現了高度選擇性的CO2過濾。更為關鍵的是，他們改進了氣體與石墨烯的相互作用方式，確保形成大面積均勻的孔隙，為工業規模化生產鋪平了道路。

為解決薄膜脆弱性的問題，團隊引入了一種新穎的轉移技術，可在膜模塊內部進行直接轉移，將失敗率降至接近零。

通過新方法，團隊成功製造出了50平方釐米的石墨烯薄膜，面積遠大於以往，且完整性近乎完美。這些薄膜展現出卓越的CO2選擇性和高氣體滲透率，能讓CO2高效通過，同時阻擋不需要的氣體。

除了CO2捕獲，該方法還可用於氫氣純化和氧氣生產等領域，使石墨烯薄膜離商業化更近一步。