据材料人微信公众平台2019年2月5日讯 膜分离过程广泛应用于食品加工、废水处理、海水淡化、生物工程等领域。以海水淡化为例，基于分离膜的反渗透（Reserve Osmosis, 简写：RO）装置能从海水、苦咸水中提取淡化，已大规模装载于世界各地的海水淡化工厂。膜分离过程所用装置的核心单元为一类具有选择透过性的薄膜，它们允许混合物中所需目标组分的高速通透(即渗透性)，同时拒绝或减缓其他组分的通过（即选择性），从而达到分离或提纯的目的。经过数十年的发展，目前主流的商用RO膜为聚酰胺复合反渗透膜，其分离层的厚度为200纳米左右。

　　长久以来，人们认识到分离膜的渗透性和选择性之间存在强烈的竞争关系，也就是说，高渗透性的分离膜一般具有较低的选择性，反之亦然。研究人员一直在寻求打破这一竞争关系的途径。近年来，纳米技术的兴起带来了大量新颖的纳米膜材料和结构。例如，碳纳米管和石墨烯等纳米多孔膜的厚度远低于商用聚酰胺膜，因此有望兼具高渗透性和选择性。近年来，一类特殊的类石墨烯纳米多孔材料引起了膜技术研究人员的广泛关注——石墨炔(Graphyne)。与多孔石墨烯相比，石墨炔的优势在于其纳米孔道天然存在，因而不依赖打孔过程，且具有高孔隙率和孔结构均一等特点。

　　最近，南京航空航天大学郭万林院士（通讯作者）和仇虎副教授（第一作者、共同通讯作者）等人发表一篇关于石墨炔膜的综述。文中讨论了多种石墨炔用于海水淡化和气体分离等应用的最新研究进展，显示石墨炔膜具有远超商业膜的高渗透性和高选择性。随后分析了石墨炔膜领域的未来发展挑战，包括石墨炔材料的高质量可控制备、石墨炔膜的机械性能提升及膜分离性能的准确表征等。最后，重点讨论了本领域未来值得努力的研究方向，以期推动石墨炔等二维多孔膜从实验室走向工业应用。研究成果以题为“Graphynes for Water Desalination and Gas Separation”发布在国际著名期刊Adv. Mater.上。

　　1、 纳米多孔膜材料的兴起

　　纳米多孔膜因其低厚度、高机械强度等优势，得到了膜技术研究人员的广泛关注。其中的代表有多孔石墨烯，多孔MoS2和石墨炔等。