打破壟斷！我國(guó)實(shí)現(xiàn)選擇性分離膜的精密構(gòu)筑

日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)筑了一種亞2納米共價(jià)有機(jī)框架（COFs）膜，并表現(xiàn)出較高的一價(jià)陽(yáng)離子滲透速率和極低的二價(jià)陽(yáng)離子透過(guò)率，實(shí)現(xiàn)了高效的離子傳輸與分離。該研究成果發(fā)表在國(guó)際著名期刊《先進(jìn)材料》上。

針對(duì)節(jié)能減排和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)等國(guó)家重大需求，離子分離技術(shù)的進(jìn)步對(duì)于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)一/二離子選擇性分離膜仍處于實(shí)驗(yàn)試制階段，還沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模化批量制備，而日本等發(fā)達(dá)國(guó)家一直對(duì)中國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖和價(jià)格壟斷。

自2011年開(kāi)始，徐銅文教授團(tuán)隊(duì)在一/二價(jià)離子選擇性分離膜開(kāi)發(fā)、傳質(zhì)機(jī)理研究和分離應(yīng)用等方向開(kāi)展了深入研究，構(gòu)筑了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品體系，為離子選擇性分離膜的規(guī)?；苽浜彤a(chǎn)業(yè)化積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。為了進(jìn)一步研究亞2納米通道壁面化學(xué)環(huán)境對(duì)于離子傳質(zhì)與分離性能的影響，團(tuán)隊(duì)通過(guò)界面生長(zhǎng)策略構(gòu)筑具有一維垂直貫通亞2納米通道的超薄COFs膜，利用氮?dú)夂涂諝夥諊械纳郎丶t外表征，證明了通道內(nèi)氫鍵位點(diǎn)能與水分子形成氫鍵相互作用。構(gòu)筑的COFs膜表現(xiàn)出較高的一價(jià)陽(yáng)離子滲透速率和極低的多價(jià)陽(yáng)離子透過(guò)率，實(shí)現(xiàn)了高的離子選擇性。

該研究成果表明，構(gòu)建具有豐富氫鍵位點(diǎn)的COFs多孔膜，在保持離子滲透速率的同時(shí)，能顯著提高離子選擇性，不但為離子在亞2納米受限空間中的傳輸機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為聚合物基離子選擇性分離膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控提供了理論指導(dǎo)。

據(jù)悉，在系列研究成果的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能離子選擇性分離膜一次性成型制備工藝，已實(shí)現(xiàn)一/二離子選擇性分離膜中試膜產(chǎn)品制備，在系列典型混合離子體系均展現(xiàn)優(yōu)異的分離效果。

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）