來源：《中國科學(xué)報(bào)》
發(fā)布時(shí)間：2021-07-30
本報(bào)訊（記者卜葉）“篩子”能將大小各異的物質(zhì)分離開，于是，科學(xué)家研發(fā)出各式各樣的分子篩膜。但“篩孔”的大小并不好控制，篩孔或大或小，讓不少分子成為“漏網(wǎng)之魚”。近日， 中科院大連化學(xué)物理研究所研究員楊維慎、副研究員班宇杰團(tuán)隊(duì)提出以簡單“零維”分子——2—甲基咪唑?yàn)榛獦?gòu)筑高選擇性分子篩膜。
這種“零維”概念的分子篩膜，實(shí)現(xiàn)了氫氣/二氧化碳分子的有效分離。該“零維”分子篩膜為獲取高純氫氣及捕獲二氧化碳提供了潛在路徑。這項(xiàng)研究成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》。
班宇杰介紹，傳統(tǒng)三維、二維基元間往往是“弱連接”，“貌合”卻“神離”，導(dǎo)致基元之間“漸生嫌隙”，這就是所謂的晶間缺陷。缺陷多了，一些本該被截留的分子就會(huì)“趁虛而入”，膜的選擇性大打折扣。
2018年，團(tuán)隊(duì)成員計(jì)劃以2—甲基咪唑?yàn)榕潴w來合成金屬—有機(jī)框架材料（MOF），卻意外發(fā)現(xiàn)，這種沒有任何分離性質(zhì)的簡單有機(jī)分子，可以在一種活性基層上組裝成膜，并展現(xiàn)出優(yōu)異的分離效果。
這種分子篩膜是什么，又是如何形成的？歷時(shí)兩年，研究人員發(fā)現(xiàn)表面留有配位不飽和金屬離子的MOF，對(duì)有機(jī)化合物2—甲基咪唑拋出“橄欖枝”，誘導(dǎo)其蒸氣分子在表面定向“著陸”和有序組裝，從而形成高度取向的超分子陣列膜（SAM）。SAM的埃米級(jí)分子間隔約0.3納米，能夠精確篩分具有微小尺寸差異的氫氣/二氧化碳分子。
研究人員表示，此次構(gòu)筑基元是“零維”分子級(jí)別，憑借超分子相互作用有序聚集，可全面消除經(jīng)典分子篩膜晶間缺陷。而且，經(jīng)典分子篩膜借助材料本征納米孔篩分不同物質(zhì)，SAM則利用有效分子間隔實(shí)現(xiàn)分離。
《德國應(yīng)用化學(xué)》編輯稱，“同行評(píng)議一致認(rèn)為該研究結(jié)果很重要甚至非常重要”“僅有不到10%的論文可獲得如此積極的評(píng)價(jià)”。
以下是該媒體報(bào)道地址：http://news.sciencenet.cn//sbhtmlnews/2021/7/364308.shtm?id=364308
