來源：《大連日報》
發(fā)布時間：2021-07-26
本報訊（大連新聞傳媒集團記者謝小芳）用一把“篩子”將大小各異的物質(zhì)分離開，通過這個思路，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，一張膜上的篩孔或大或小，讓不少分子成為“漏網(wǎng)之魚”，分子篩膜的選擇性大大降低。
近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員楊維慎、副研究員班宇杰團隊提出以簡單“零維分子”-2-甲基咪唑為基元構(gòu)筑高選擇性分子篩膜。這種“零維”概念的分子篩膜，實現(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實現(xiàn)路徑。這項研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。
研發(fā)新型膜材料，提高分子篩膜的分離性能是團隊的長期攻關(guān)目標。2018年，團隊成員計劃以2-甲基咪唑為配體來合成金屬-有機框架材料（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。這令團隊驚奇。氫氣的分子直徑0.289納米，二氧化碳0.33納米，“這意味著，實驗過程中產(chǎn)生了一種孔道直徑介于兩者之間，具有強篩分效果的新型分離膜?！卑嘤罱苷f。
這種分子篩膜是什么，又是如何形成的？“復(fù)盤”如火如荼。歷時兩年，研究人員解開謎團，發(fā)現(xiàn)一般喜好吸附有機分子，表面留有配位不飽和金屬離子的MOF，對有機化合物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。
據(jù)介紹，相比經(jīng)典分子篩膜，SAM的提出有兩點重要突破，其一，此次構(gòu)筑基元是零維分子級別，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；其二，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現(xiàn)分離。與目前性能最優(yōu)的分子篩膜相比，氫氣/二氧化碳分子分離選擇性提高了一個數(shù)量級。
以下是該媒體報道地址：http://szb.dlxww.com/dlrb/html/2021-07/26/content_1621143.htm?div=-1
