2025年5月，期刊Nature Communications在线发表了课题组在石墨烯膜用于精确离子分离及锂回收领域的最新研究文章(Ziwen Dai, Pengrui Jin, Shushan Yuan, Jiakuan Yang, Kumar Varoon Agrawal, Huanting Wang, A Molecularly Engineered Large-area Nanoporous Atomically Thin Graphene Membrane for Ion Separation. Nature communications, 2025, 16:4626)。该论文以华中科技大学环境科学与工程学院为第一完成单位，戴子文博士生为论文的第一作者，课题组袁书珊教授、比利时论文大学靳鹏瑞研究员、澳大利亚莫纳什大学王焕庭院士共同担任通讯作者。Nature communications作为知名国际期刊，2024年公布的最新影响因子为14.7。
单层多孔石墨烯膜由于其具有较高的机械强度、化学稳定性、传质阻力小和可引入纳米孔隙的特性，在分离膜领域具有较大的分离潜力。但是目前的单层多孔石墨烯合成方法在合成及转移过程中容易引入缺陷和撕裂，并且合成的孔径较大且分布较宽，使得其分离效率较低。因此，研究合适的孔径调节方法对于提高单层多孔石墨烯膜的分离效率具有重大意义。本文章首先合成了具有碳支撑层的单层多孔石墨烯膜，较少转移过程中撕裂的产生，然后使用分子工程技术，对石墨烯膜中较大的孔径进行定向封堵和功能化，减小其孔径和缩小孔径分布，同时引入正电荷，提高其对不同价态阳离子的选择性传输。并且可以通过改变修饰分子来得到具有不同孔径分布的石墨烯膜，服务于特定的分离需求。其中使用哌嗪(PIP)修饰的单层多孔石墨烯膜对于K+和Mg2+的选择性分离比可以达到300以上，在对废旧锂电池材料正极浸出液处理中，其对Li+和Mg2+的分离比可以达到900以上，有效的提高了锂的回收效率。该研究对单层多孔石墨烯膜孔径调节和锂的高效回收具有重要的参考意义。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59625-1
