涡旋堆叠多孔石墨烯用于手性对映体膜分离涡旋堆叠多孔石墨烯用于手性对映体膜分离

 

　　中国科学院兰州化学物理研究所手性分离与微纳分析课题组长期聚焦于纳孔石墨烯的合成及其在分离分析中的应用研究。近期，研究组人员将Hummers法制备氧化石墨烯的过程进行扩展，将Hummers法高温阶段的产物硫酸盐插层的氧化石墨溶液直接抽滤干燥，进而在氧化石墨的层间形成二维纳孔硫酸盐的水滑石模板。燃烧时水滑石模板孔隙中裸露出的石墨烯被氧化去除，开发出一种直接从石墨到纳孔石墨烯的一步合成新方法（专利申请号：CN201811579832.8），实现了纳孔石墨烯的简单、快速、高效、低成本的一步合成。该方法采用石墨代替氧化石墨烯，同时利用了Hummers法的副产物作为制孔模板，进而省去了氧化石墨烯合成中繁琐漫长的水洗过程。

 

　　前期，研究组人员已经利用重离子加速器成功制备出单层纳孔石墨烯离子分离膜（Analytical Chemistry，2016，88，10002-10010），随后发展出一种简单快速的纳孔石墨烯燃烧合成新方法（Advanced Functional Materials，2018，28，1805026；Chinese Chemical Letters，2019，30，863-866）以及金属氧化物纳米二维材料的层间限域合成技术(Chem. Nano Mat.，2020，6，1270-1275，Wiley Chem平台专题报道)，并将纳孔石墨烯成功应用于离子的高选择性膜分离。同时制备了具有纳米酶催化活性的纳孔石墨烯和金属氧化物的复合材料（Analytical Chemistry，2019，91，5004-5010；Sensors and Actuators B: Chemical，2019，290，15-22）。

 

　　涡旋多孔石墨烯膜的合成及表征涡旋多孔石墨烯膜的合成及表征

 

　　课题组成员利用机械搅拌与快速抽滤相结合的方法将不同孔径的纳孔石墨烯制备为纳孔石墨烯分离膜。利用激光共聚焦显微镜成功观察到纳孔石墨烯膜表面的微米级涡旋结构，并证实该涡旋结构膜具有一定的手性特性，膜的正面和反面具有相反的旋光性特征。同时，利用该手性膜成功实现了外消旋苯丙氨酸的高选择性分离，最高分离因子达到4.76。该工作近期发表在Analytical Chemistry，2020, 92, 13630–13633，谭洪鑫博士生为该论文的第一作者，李湛副研究员和邱洪灯研究员为共同通讯作者。