由中科院大連化學(xué)物理所研究員楊維慎和李硯碩帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，日前首次制備出一種遠(yuǎn)遠(yuǎn)“薄于蟬翼”的納米片分子篩膜。12月12日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
常規(guī)分子篩膜的厚度為蟬翼厚度的十倍以上，這種納米片分子篩膜僅1納米厚，為蟬翼厚度的千分之一，且具有如“篩眼”般高度規(guī)整的孔道，可以精確篩分尺寸差異僅為0.04 納米的氫氣和二氧化碳分子，從而將后者有效截留。
氫氣和二氧化碳的分離是清潔能源和二氧化碳捕獲中的關(guān)鍵步驟，利用選擇性膜材料，實(shí)現(xiàn)二者分子水平的分離，是工業(yè)界長期以來的夢想。對于常規(guī)膜材料，均存在滲透通量和分離選擇性之間此消彼長的關(guān)系。因此，如何同時(shí)提高分離膜的滲透通量和分離選擇性是學(xué)術(shù)界的重要挑戰(zhàn)。
研究人員將一種沸石咪唑酯骨架進(jìn)行水熱處理，得到具有優(yōu)異穩(wěn)定性的二維層狀骨架母體材料，以甲醇與正丙醇為分散劑，結(jié)合超低功率濕法球磨與超聲分散技術(shù)，在國際上首次成功開層獲得了單分子層厚度（～1納米）的金屬有機(jī)骨架納米片。在此基礎(chǔ)上，通過熱組裝方法，得到超薄分子篩膜的氫氣/二氧化碳分離系數(shù)達(dá)到200以上，遠(yuǎn)高于迄今報(bào)道的有機(jī)和無機(jī)膜的氫氣/二氧化碳分離性能。該納米片分子篩膜在不同升降溫條件和水熱條件下進(jìn)行了長達(dá)400小時(shí)的穩(wěn)定性測試，膜性能保持不變。
《膜科學(xué)》雜志副主編、美國著名無機(jī)膜科學(xué)家林躍生教授評價(jià)該項(xiàng)研究成果是膜科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要進(jìn)展；德國著名分子篩膜和膜催化科學(xué)家卡羅教授評價(jià)該研究是分子篩膜領(lǐng)域的一個(gè)開創(chuàng)性工作；日本膜協(xié)會(huì)主席、著名微孔膜科學(xué)家都留教授評價(jià)該項(xiàng)研究發(fā)展了新一代分子篩膜。
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