零维分子筛膜可提高气体分离选择性 在化学分离中很有前景

零维分子筛膜可提高气体分离选择性 在化学分离中很有前景

近日，中国科学院大连化学物理研究所杨伟深教授团队在分子筛膜领域取得重要突破。他们开发的零维分子筛膜能够显著提高气体分离选择性，相关研究成果发表在国际顶级期刊《德国应用化学》上。

以3D微粒和2D纳米片为主要构建块的经典分子筛膜在化学分离领域展现出巨大潜力。然而，由于相邻“砖块”之间的弱连接，这些膜通常存在晶间间隙，导致普遍选择性适中。

针对这一问题，大连化物所杨伟深教授和班玉杰博士领导的课题组提出了一种创新解决方案：采用零维分子筛膜来提高氢气分离选择性。这种新型膜材料有望完全消除膜中的晶间间隙，从而实现更精准的气体分离。

研究人员通过在金属有机骨架上进行无溶剂蒸汽处理，成功将零维2-甲基咪唑（mim）分子有序组装成前所未有的超分子阵列膜（SAM）。在SAM中，“零维积木”通过超分子相互作用紧密排列，不存在晶间间隙，确保了分子间间距的有效传质，避免了非选择性泄漏。

与传统膜材料通过纳米孔进行物质传输不同，SAM实现了通过mim分子间间距（约0.30纳米）的选择性传输。这种创新设计使得氢气（H2）与二氧化碳（CO2）的分离选择性比现有最佳膜材料高出一个数量级，实现了极其精确的H2筛分。

杨伟深教授表示，这项研究为开发更多超分子阵列膜开辟了新途径，未来可以通过定制分子间间距和控制组装过程，将SAM广泛应用于节能化学分离过程。

本文原文来自先驱网