氧化石墨烯膜層間距的精確調(diào)控是其應(yīng)用于水處理、離子/分子分離以及電池/電容等領(lǐng)域的關(guān)鍵。然而，將氧化石墨烯納米片精確“裝訂”成氧化石墨烯膜并固定層間距是一項極具挑戰(zhàn)性的工作。在國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：11290164，41430644，21490585，11574339，11404361，21476107，11722548）等資助下，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所方海平、上海大學(xué)吳明紅、南京工業(yè)大學(xué)金萬勤和浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)者多方合作，提出并實現(xiàn)用水合離子自身精確調(diào)控氧化石墨烯膜的層間距。該膜展現(xiàn)出色的離子篩分和海水淡化性能。相關(guān)工作以“IonSievinginGrapheneOxideMembranesviaCationicControlofInterlayerSpacing”（陽離子調(diào)控氧化石墨烯膜層間距用于離子篩分）為題，于10月9日在線發(fā)表在Nature上。原文鏈接：http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature24044。

　　方海平團隊提出溶液中離子本身可有效控制氧化石墨烯膜的層間距，并進行相應(yīng)的理論模擬計算。他們利用上海光源的X射線小角散射（BL16B1）、精細吸收譜（BL14W1）以及紫外等表征手段證實了離子與石墨烯片層內(nèi)芳香環(huán)之間存在水合離子-π相互作用。這種相互作用像“橋墩”一樣支撐氧化石墨烯片層，而不同大小的水合離子相當于不同大小的“橋墩”，可精確調(diào)控層間距。吳明紅團隊通過實驗成功實現(xiàn)并觀測到氧化石墨烯膜與不同離子溶液作用后的特定層間距，該間距可以小到一納米左右，而不同離子作用后對應(yīng)的膜層間距差異在埃米級。金萬勤團隊設(shè)計制備一系列水合離子調(diào)控的多孔陶瓷支撐的氧化石墨烯復(fù)合膜，實現(xiàn)不同離子的精確篩分。對于具有最小水合直徑的鉀離子，由于鉀離子的水合層較弱，進入氧化石墨烯膜后水合層發(fā)生形變，導(dǎo)致層間距特別小。這樣，經(jīng)過鉀離子溶液浸泡的氧化石墨烯膜能有效截留鹽溶液中包括鉀離子本身在內(nèi)的所有離子，但仍能有效通過水分子。這一研究不僅為氧化石墨烯膜的設(shè)計制備提供理論與技術(shù)指導(dǎo)，也為其它二維材料在分離膜領(lǐng)域的研究開辟新思路。