在范德瓦尔斯间隙工程的兰斯 Vermiculite 量子砂中实现室温 deuterium 分离

随着核能需求的增长，从氢混合物中富集deuterium（D）已变得更加重要。然而，传统方法要么因需要极低温度而非常能耗，要么不能很好地将deuterium（D2）从常规氢（H2）中分离，D2/H2选择性约为0.71。要实现室温下的高效deuterium分离，我们需要具有极小空间（原子尺度）的材料。我们首次成功制造了一种仅约2.1ångströms宽的材料，这类似于室温下氢同位素的波长大小。这使得deuterium分离高效，D2/H2选择性提升至约2.20，意味着该材料能够在室温下更有效地将deuterium从氢中分离。较小的deuterium分子更容易通过这些微小空间渗透，表明量子效应在该过程中发挥着关键作用。相比之下，一种空间较大的材料（约4.0ångströms的石墨烯氧化物）仅显示出较低的D2/H2选择性（约1.17），表明量子效应较弱。这一发现表明，具有极小原子尺度空间的材料可能是实现室温下氢同位素高效分离的关键。