Bulk scale graphenes containing narrow and dense pores are realized via potassium hydroxide activation of pre-oxidized graphite (size: ca. 3 nm, density: ca. $10^{15} m^{-2}$). A film (20 nm thickness) comprised of this nanoporous graphene displays much enhanced water flux (ca. $37 L \cdot m^{-2} h^{-1} bar^{-1}$) than that of conventional graphene oxide membrane (~ 6 times), as maintaining the sieving performances of GO laminates with ca. 20 % rejection for NaCl and up to 99 % rejection for various dyes around 1 nm diameter size. This advantageous property is a result of the fact that in addition to the effect of the interlayer stacking of graphene sheets, nanopores in the graphene generated by using the new method serve as additional channels through which water molecules can diffuse. We believe that the new approach will play a key role in preparing and designing the graphene membrane with high flux.
그래핀 분리막의 수처리 성능을 높이기 위해서는 그래핀 표면에 적절한 크기의 기공을 도입하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 KOH 활성화를 이용하여 균일한 기공이 도입된 대용량 그래핀을 제작하였으며 이를 수처리 분리막에 응용 하였다. 3 nm 수준의 기공이 그래핀 표면에 70% 이상 도입 되었으며 그 결과 기존 그래핀 분리막보다 6 배 이상의 향상된 물 투과 속도를 보여주었다. 여과율의 경우 염화나트륨은 20 %, 1 nm 크기의 염료들은 99 %에 달하는 여과율을 보여주었다. 이러한 결과는 도입된 나노 기공이 물질 이동에 있어 빠른 채널을 제공해 주었기 때문이며 이 연구 결과는 우수한 성능의 그래핀 분리막 제작에 새로운 접근 방법을 제시해 주었다.
