本文采用分子动力学模拟方法，研究了电容去离子(CDI)体系与功能化纳米多孔石墨烯(NPG)膜相结合去除水中甲醇的可行性。考察了不同电场(EF)作用下(模拟电容效应)电极-甲醇和甲醇-水的径向分布函数，甲醇与水的自扩散系数，膜附近的水密度，甲醇与膜的相互作用能，甲醇与水的氢键结构，膜附近甲醇分子的二维密度图，评价了氢钝化孔NPG膜对甲醇的分离性能。结果表明，适当强度的EF可以减少甲醇附近的水分子数量，增加甲醇与水的自扩散系数，增加氢化孔的疏水性，减少NPG膜与甲醇的相互作用，削弱水与甲醇分子的氢键相互作用。这些结果表明，适当的EF值可以提高NPG膜对甲醇的渗透性，验证了CDI体系与氢化NPG膜结合去除水中甲醇的可行性。本研究有望提出一种潜在的CDI应用技术，同时也为功能化NPG膜去除水中小有机分子提供了新的思路。

 图1. 初始构型模拟快照和NPG膜的构象图。
  图2. (a)不同EF强度下石墨烯电极与甲醇分子的RDF。(b)水溶液中的甲醇分子和水分子的RDF。
  图3. (a) 0 V/nm， (b) 0.001 V/nm， (c) 0.01 V/nm， (d) 0.1 V/nm， 和(e) 0.2 V/nm场强下的快照，显示了不同EF时石墨烯电极附近甲醇的分布。
  图4. 水分子密度沿X-轴分布。
 
图5. 不同EF强度下NPG膜与甲醇之间的(a)vdW (b)静电相互作用能。

         相关研究成果由燕山大学电气工程学院、亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室Yong Han等人于2022年发表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137011)上。原文：Removal of methanol from water by capacitive deionization system combined with functional nanoporous graphene membrane。

转自《石墨烯研究》公众号