[发明专利]亚纳米多孔石墨烯渗透膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.亚纳米多孔石墨烯渗透膜的制备方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：

（1）选取聚脂薄膜作为衬底材料，采用去离子水超声清洗1-10min，用氮气吹干得到聚脂薄膜衬底备用；

（2）采用镓作为离子源对聚脂薄膜衬底进行聚焦离子束轰击，在聚脂薄膜衬底上形成高密度纳米孔阵列，所述纳米孔的直径为1-2μm，制备得到具有高密度纳米孔阵列的聚脂薄膜，用作支撑单层石墨烯，

所述聚焦离子束轰击的工作参数为：选用15μm光阑，设置离子束轰击区域为圆形，所述圆形的直径为1-2μm，设置纳米孔阵列周期为1.5-2.5μm，设置束流小于0.5pA，设置聚焦离子束的剂量为0.02-0.1nC/µm²；

（3）将单层石墨烯转移至具有高密度纳米孔阵列的聚脂薄膜上得到聚脂薄膜基单层石墨烯；

（4）采用氦作为离子源对聚脂薄膜基单层石墨烯进行聚焦离子束轰击，在聚脂薄膜基单层石墨烯上轰击出高密度规则阵列缺陷，所述阵列的周期为10-20nm，

所述聚焦离子束轰击的工作参数为：选用10μm光阑，设置束流小于1pA，采用点轰击，设置聚焦离子束剂量为0.1-1nC/µm²；

（5）采用等离子刻蚀对步骤（4）中形成的阵列缺陷部位进行刻蚀，将聚脂薄膜基单层石墨烯的高密度规则阵列缺陷进一步刻蚀出亚纳米孔隙，孔隙表面呈现不同的官能团，所述亚纳米孔隙的直径为0.35-0.65nm，即可得到亚纳米多孔石墨烯渗透膜。

2.根据权利要求1所述亚纳米多孔石墨烯渗透膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述聚脂薄膜的规格为1cm x 1cm，厚度为0.5-1mm。

3.根据权利要求1所述亚纳米多孔石墨烯渗透膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述转移的方法如下：首先将紫外胶涂覆在具有高密度纳米孔阵列的聚脂薄膜上；再用滚压方法将铜箔石墨烯覆盖在具有高密度纳米孔阵列的聚脂薄膜上，用紫外灯烘烤1-10min，将石墨烯固化在聚脂薄膜上；最后放入体积比为1:1:1的盐酸/双氧水/水混合溶液中溶掉铜箔，用去离子水清洗，用氮气吹干，即可成功将单层石墨烯转移到具有高密度纳米孔阵列的聚脂薄膜上。

4.根据权利要求1所述亚纳米多孔石墨烯渗透膜的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述等离子刻蚀的刻蚀气体为氧气或者氩气，所述刻蚀的时间为10-20s。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法制备得到的亚纳米多孔石墨烯渗透膜，其特征在于，所述石墨烯渗透膜具有亚纳米的多孔阵列结构，所述亚纳米的多孔阵列中孔隙直径为0.35-0.65nm，所述石墨烯渗透膜能够对海水中的水分子和钾离子、钠离子、氯离子进行选择性过滤，即允许水分子通过而不允许钠钾离子、离子和氯离子通过。

6.权利要求5所述的亚纳米多孔石墨烯渗透膜在海水淡化方面的应用。