作者:刘万生 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2014/12/15 0:28:12
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中科院科学家制备出仅1纳米厚分子筛膜

 

本报讯(通讯员李砚硕 记者刘万生)由中科院大连化学物理所研究员杨维慎和李砚硕带领的研究团队,日前首次制备出一种远远“薄于蝉翼”的纳米片分子筛膜。12月12日,相关研究成果发表在《科学》杂志上。

常规分子筛膜的厚度为蝉翼厚度的十倍以上,这种纳米片分子筛膜仅1纳米厚,为蝉翼厚度的千分之一,且具有如“筛眼”般高度规整的孔道,可以精确筛分尺寸差异仅为0.04 纳米的氢气和二氧化碳分子,从而将后者有效截留。

氢气和二氧化碳的分离是清洁能源和二氧化碳捕获中的关键步骤,利用选择性膜材料,实现二者分子水平的分离,是工业界长期以来的梦想。对于常规膜材料,均存在渗透通量和分离选择性之间此消彼长的关系。因此,如何同时提高分离膜的渗透通量和分离选择性是学术界的重要挑战。

研究人员将一种沸石咪唑酯骨架进行水热处理,得到具有优异稳定性的二维层状骨架母体材料,以甲醇与正丙醇为分散剂,结合超低功率湿法球磨与超声分散技术,在国际上首次成功开层获得了单分子层厚度(~1纳米)的金属有机骨架纳米片。在此基础上,通过热组装方法,得到超薄分子筛膜的氢气/二氧化碳分离系数达到200以上,远高于迄今报道的有机和无机膜的氢气/二氧化碳分离性能。该纳米片分子筛膜在不同升降温条件和水热条件下进行了长达400小时的稳定性测试,膜性能保持不变。

《膜科学》杂志副主编、美国著名无机膜科学家林跃生教授评价该项研究成果是膜科学领域的一个重要进展;德国著名分子筛膜和膜催化科学家卡罗教授评价该研究是分子筛膜领域的一个开创性工作;日本膜协会主席、著名微孔膜科学家都留教授评价该项研究发展了新一代分子筛膜。

 
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