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中国学者利用化学气相沉积法制备疏散膜,开发下一代碳质料膜

栏目:行业资讯 宣布时间:2022-10-26
DeepTech深科技9月26日讯:“我认为本事情最令人激动的发明,是我们实现了一种制备超薄疏散膜的新要领 。借助该要领,可通过单体的化学设计和反应条件的控制,实现在分子水平上对膜结构的精确调控,包括孔道尺寸、形状、化学官能团等 。”南京工业大学博士结业生、沙特阿卜杜拉国王科技大学先进膜和孔质料研究中心博士后申杰体现 。

近日,其导师韩宇教授和相助者,制备出一种高通量、高选择性的超薄分子标准疏散膜 。其中一位审稿人做了提纲挈领的评价:“作者设计了全新的碳质料膜,相比已有的二维质料膜,该膜具有更规整的亚纳米尺寸孔道结构,并展现超高的水和离子疏散性能 。”

而将该疏散膜用于水和离子疏散,还只是一个开始 ?梢栽ぜ氖,未来会有更多超薄膜可以通过这一要领被设计和制备,从而为开发高效膜质料、以及让其用于气体疏散、有机物疏散、离子疏散等提供全新的平台 。

同时,该团队也借此展示了一种新战略:即利用化学气相沉积法来制备超薄的共轭聚合物框架膜,从而让规整亚纳米通道的精确构筑成为现实 。

由于该疏散膜具备高通量、高选择性的水脱盐性能,故可给开发下一代碳质料膜,以用于分子标准精准疏散带来新思路 。

该团队预想,该疏散膜有望首先在水处理领域实现应用 。例如,在压力驱动的纳滤或反渗透历程,该膜适用于较低操作压力 <13bar 下的水脱盐历程 。

相比商业化的纳滤膜,在压力驱动下该疏散膜具备相近的水渗透速率,可是离子截留率可由 ~35.6% 提升至 ~83% 。关于尺寸在 1nm 左右的二价盐离子和染料分子,其截留率高至 99.1% 。

基于其由浓度差驱动的正渗透历程,可将该疏散膜用于食品行业如果汁浓缩[1],在农业系统可用于化肥液稀释和浇灌等 。也可以将该膜与高压反渗透、膜蒸馏等膜历程进行集成,从而降低工业历程能耗 。

近日,相关论文以《超薄有序共轭聚合物骨架膜的水传输和分子筛分》(Fast water transport and molecular sieving through ultrathin ordered conjugated-polymer-framework membranes)为题发在 Nature Materials 上[2] 。

关于接下来的研究计划,作者体现:“基于实际应用的角度,我们正在开展如何改善抗膜污染、膜的机械性质、以及化学稳定性等研究,以期为膜的规 ;τ玫于ɑ 。其次,我们下一步将接纳卷对卷化学气相沉积法开展膜的连续化、大面积生产的要领研究 。”

而在基础研究方面,其将从单体分子出发,对膜孔结构、外貌化学性质、半导体性质等进行精准设计,从而面向更广泛的应用体系,包括气体疏散、离子筛分、单分子传感、生物电子界面等 。

(本刊有删节)


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