我科研人員制備氣體分離“大師”

更新時間：2018-07-18

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我科研人員制備氣體分離“大師”從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，該所楊維慎團隊近日在氣體分離膜領(lǐng)域取得重要進展，制備了氣體分離“大師”——一個厚度小于10納米的超薄MOF納米片膜，該膜可單獨通過氫氣，而將不需要的二氧化碳留下。相關(guān)成果以通訊形式發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上。

　　所謂氣體膜分離技術(shù)，是指在一定壓力差的驅(qū)動下，混合氣體透過膜的傳輸速率不同，達(dá)到分離目的的一種分離工藝手段，分離過程不發(fā)生相變。

　　楊維慎說，氣體膜分離的能耗更低，碳排放量更少，是一種、節(jié)能的分離技術(shù)。

　　膜分離的基礎(chǔ)和核心就是膜材料。聚合物則以其易于成型、成本低廉等優(yōu)勢占領(lǐng)了膜分離市場的主要份額。然而聚合物膜滲透通量高時，往往分離選擇性低；分離選擇性高時，滲透通量又不盡如人意，這嚴(yán)重制約了聚合物膜的應(yīng)用。

　　楊維慎研究員帶領(lǐng)團隊以金屬-有機骨架材料(MOF)為研究對象，在上提出以二維多孔納米片構(gòu)筑超透氣型分離膜，試著突破這一瓶頸。

　　楊維慎研究團隊選取了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的層狀MOF前驅(qū)體，在溫和的物理外力作用下，于上剝層得到單分子層厚度的MOF納米片，隨后利用自主研發(fā)的熱組裝法制備了具有超高氣體滲透通量和分子篩分能力的二維MOF納米片膜。

　　這一成果曾于2014年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)上，受到同行的高度關(guān)注和認(rèn)可。

　　近日，楊維慎團隊在二維MOFs氣體分離膜領(lǐng)域又取得新的重要進展：研究團隊選擇了一種全新雙親性層狀MOF前驅(qū)體Zn2(Bim)3，將其開層得到雙層厚度納米片，并通過熱組裝方法制備了厚度小于10 納米的超薄MOF納米片膜。

　　更為有趣的是，由于雙親性材料對二氧化碳的“偏愛”，二氧化碳分子想要透過膜，需要耗費更多的能量，因此該膜隨著測試溫度的升高，其對氫氣透量和混合氣體分離選擇性同時升高，二氧化碳透量卻幾乎不變，*不像其他二維納米片膜材料那樣性能隨溫度升高而降低。

　　在楊維慎團隊看來，這個新型雙親性MOF納米片，不僅在二氧化碳燃燒前捕獲領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，對于未來納米片膜材料的選取，也具有重要指導(dǎo)意義。

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