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2021 09/ 22 15:33:42
來源:科技日報

我國選擇性分離膜精密構築取得新進展

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        記者9月19日從中國科學技術大學獲悉,該校徐銅文教授團隊構築了一種亞2納米共價有機框架(COFs)膜,該膜表現出較高的一價陽離子滲透速率和極低的二價陽離子透過率,實現了高效的離子傳輸與分離。相關成果日前發表在國際著名期刊《先進材料》上。

       針對節能減排和傳統産業轉型升級等國家重大需求,離子分離技術的發展對于化學工業可持續性具有重要意義。目前,國內一價/二價離子選擇性分離膜仍處于實驗試制階段,還沒有真正實現規模化批量制備,而日本等發達國家一直在這方面對中國進行技術封鎖和價格壟斷。

       自2011年開始,徐銅文教授團隊在一價/二價離子選擇性分離膜開發、傳質機理研究和分離應用等方向開展了深入研究,構築了具有自主知識産權的産品體係,為選擇性分離膜的規模化制備和産業化積累了豐富的經驗。

       為了進一步研究亞2納米通道壁面化學環境對于離子傳質與分離性能的影響,團隊通過界面生長策略構築出具有一維垂直通道的超薄COFs膜,利用氮氣和空氣氛圍中的升溫紅外表徵,證明了通道內氫鍵位點能與水分子形成氫鍵。構築的COFs膜表現出較高的一價陽離子滲透速率和極低的多價陽離子透過率,實現了高效離子選擇性。

       該研究成果表明,構建具有豐富氫鍵位點的COFs多孔膜,在保持離子滲透速率的同時,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制提供了理論基礎,同時也為聚合物基離子選擇性分離膜的結構設計與調控提供了理論指導。

       據悉,在係列研究成果的基礎上,研究團隊開發出具有自主知識産權的高性能離子選擇性分離膜一次性成型制備工藝,已實現一價/二價離子選擇性分離膜中試膜産品制備,在係列典型混合離子體係均展現優異的分離效果。

【糾錯】 【責任編輯:魏承瑤 】
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