金属离子的选择性分离一直是核化学与放射化学领域的研究热点。常见的分离方法有溶剂萃取法、离子交换法、沉淀法等,而膜分离法因其具有不发生相变、节能、经济实用等优点而受到关注。石墨烯作为近年来发展起来的二维网状材料,是一种理想的膜材料。采用两类石墨烯膜:单层纳孔石墨烯膜和氧化石墨烯膜,研究一侧水相中的离子组分通过这两类膜传质渗透到另一侧水相过程中膜功能层对金属离子的选择性分离。一、制备的单层石墨烯复合膜是由PET核孔膜与单层纳孔石墨烯膜（MNPGM）构成的。PET基底的核径迹与单层纳孔石墨烯膜的孔洞均是利用重离子加速器轰击产生,基底核径迹被强碱蚀刻成不干扰离子穿透的传质通道,孔洞通过透射电镜、扫描电镜、拉曼光谱等表征手段证明存在。通过透射电镜发现单层石墨烯上具有孔洞,采用光电子能谱在石墨烯辐照损伤区域附近发现了羟基与羧基,这些直径1nm左右的石墨烯孔洞及其周边的含氧基团被认为对金属离子具有选择性筛分能力。通过进行膜过滤实验发现离子通过膜的速率与离子水合半径、离子价态、驱动液的H⁺浓度和外加电场等因素有关。研究发现酸性驱动液条件下Eu³⁺通过MNPGM的速率要快于UO₂²⁺,直流电场的加入会显著提高高价态离子的透过速率,扩大两者的透过速率差值。对于价态相同的镧系金属离子、碱金属离子、过渡金属离子,透过速率依赖它们水合离子半径的大小,直流电场对同价态金属离子的透过速率增加倍数一致,对同价态金属离子的分离没有促进作用。温度等因素也影响离子的透过速率与分离性能,提高温度可以提高金属离子通过膜的速率。实验还发现NO₃^-与有机物分子不能通过MNPGM膜。二、制备的另一类分离膜是氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（RGO）、氨基功能化氧化石墨烯（AFGO）。这三类复合膜与金属离子相互作用差异体现在金属离子通过膜层的速率上。实验发现GO对混合组分Eu³⁺、UO₂²⁺和K⁺、Ca²⁺、Fe3+混合组分有一定的分离效果。RGO是对GO片层上大量含氧基团还原后形成的,导致RGO片层间纳米孔道进一步缩小,与GO相比,RGO提升了对不同混合离子的分离效果。AFGO是将乙二胺通过缩合反应修饰GO得到的,酰胺基团上的O、N共同作用有利于实现UO₂²⁺和Th⁴⁺之间、Th⁴⁺和Eu³⁺之间的分离。