前沿：寧波材料對單層石墨烯聚合誘導單體滲透的研究進展

前沿：寧波材料對單層石墨烯聚合誘導單體(ti) 滲透的研究進展


石墨烯是由單層平麵碳原子經sp2雜化緊密結合形成的二維原子晶體(ti) 。它有望成為(wei) 製備高滲透性、高選擇性滲透膜的理想材料。因此，研究有機分子通過石墨烯的行為(wei) 具有重要的意義(yi) ，盡管文獻中已有許多理論預測，但實際上有機分子通過石墨烯的實驗證據卻很少，因為(wei) 沒有任何缺陷的石墨烯對所有原子和分子都是不可滲透的，因此，研究有機分子通過石墨烯的行為(wei) 具有重要意義(yi) 。ICH相當於(yu) 一個(ge) 高勢壘的金鍾罩，理論上認為(wei) 氦分子即使在化學氣相沉積（CVD）石墨烯中也不能穿透。

最近，德國德累斯頓理工大學的雷納·喬(qiao) 丹教授和中國科學院寧波材料技術與(yu) 工程研究所的陳濤通過實驗和理論預測提出了一個(ge) 新的想法，即表麵引發可控自由基聚合。離子可以誘導乙烯基單體(ti) 以劍狀物的形式穿透單石墨層。共同體(ti) 。2018，9，4051.在研究中，引發劑可以選擇性地與(yu) 固體(ti) 表麵結合，驅動單體(ti) 的運動和隨後的補充，在單層CVD石墨烯分離引發劑和單體(ti) 的條件下，證明了各種尺寸的乙烯基單體(ti) 可以通過單層CVD石墨烯，並成功地初始化。在引發劑的驅動下進行表麵聚合，研究發現隻有原子層厚度的石墨烯不能阻斷自由基引發劑與(yu) 單體(ti) （和催化劑）之間的庫侖(lun) 相互作用，從(cong) 而實現了引發劑對石墨烯另一端單體(ti) 的驅動和遷移，同時可控自由基聚合使單體(ti) 以穩定的速率連續地輸送到石墨烯的另一端，在石墨烯覆蓋的表麵上可以得到聚合物分子刷（如圖所示），最後通過研究石墨烯塗層聚合物刷的厚度和形態，研究各種單體(ti) 的行為(wei) 和速率。通過單層石墨烯可以計算。

結果表明，在可控自由基聚合的驅動下，各種尺寸的中性單體(ti) 均能成功地通過帶有缺陷點的CVD石墨烯，並且由於(yu) 單體(ti) 的通過，CVD石墨烯的天然缺陷大大增加。然而，由於(yu) 電荷的相互作用，正、負電荷單體(ti) 在通過石墨烯時被嚴(yan) 重阻塞，速度相當慢，有趣的是，當使用微圖案化引發劑陣列時，負離子單體(ti) 在被誘導穿透時，可以選擇性地將石墨烯切割成各種預定尺寸的微圖案化。通過對分子施加外力，有機分子如分子量較大的聚合物單體(ti) 可以通過單層CVD石墨烯，分子電荷對滲透行為(wei) 的影響大於(yu) 分子本身的影響。為(wei) 單層石墨烯的穿透性提供了新的證據，也為(wei) 其作為(wei) 分子篩的潛在應用提供了新的思路。

上述工作得到了國家留學基金委員會(hui) 、國家自然科學基金（51573203）、中國科學院前沿科學重點研究項目（QYZDB-SSW-SLH036）和中國科學院海洋新材料與(yu) 應用技術重點實驗室的支持。

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