我國選擇性分離膜精密構筑 取得新進(jìn)展

        科技日報9月22日訊：記者9月19日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校徐銅文教授團隊構筑了一種亞2納米共價(jià)有機框架（COFs）膜，該膜表現出較高的一價(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)現了高效的離子傳輸與分離。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際著(zhù)名期刊《先進(jìn)材料》上。

        針對節能減排和傳統產(chǎn)業(yè)轉型升級等國家重大需求，離子分離技術(shù)的發(fā)展對于化學(xué)工業(yè)可持續性具有重要意義。目前，國內一價(jià)/二價(jià)離子選擇性分離膜仍處于實(shí)驗試制階段，還沒(méi)有真正實(shí)現規模化批量制備，而日本等發(fā)達國家一直在這方面對中國進(jìn)行技術(shù)封鎖和價(jià)格壟斷。

        自2011年開(kāi)始，徐銅文教授團隊在一價(jià)/二價(jià)離子選擇性分離膜開(kāi)發(fā)、傳質(zhì)機理研究和分離應用等方向開(kāi)展了深入研究，構筑了具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品體系，為選擇性分離膜的規模化制備和產(chǎn)業(yè)化積累了豐富的經(jīng)驗。

        為了進(jìn)一步研究亞2納米通道壁面化學(xué)環(huán)境對于離子傳質(zhì)與分離性能的影響，團隊通過(guò)界面生長(cháng)策略構筑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征，證明了通道內氫鍵位點(diǎn)能與水分子形成氫鍵。構筑的COFs膜表現出較高的一價(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(diǎn)的COFs多孔膜，在保持離子滲透速率的同時(shí)，能顯著(zhù)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(shí)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，在系列研究成果的基礎上，研究團隊開(kāi)發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的高性能離子選擇性分離膜一次性成型制備工藝，已實(shí)現一價(jià)/二價(jià)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優(yōu)異的分離效果。