哈工大《JACS》：合成聚合物編織MOFs玻璃膜實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)耐壓碳捕集！

哈工大化工與化學(xué)學(xué)院教授、城鄉(xiāng)水資源與水環(huán)境全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員邵路團(tuán)隊(duì)合成聚合物編織金屬有機(jī)框架玻璃膜。相關(guān)研究以《合成聚合物編織金屬—有機(jī)框架玻璃膜用于超強(qiáng)耐壓碳捕集》（SynthesizingPolymer Woven Metal-organic Framework Glass Membranes for Exceptional Pressure-tolerantCarbon Capture）為題發(fā)表在《美國化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society）上。該成果拓展了功能性金屬有機(jī)框架玻璃合成的工具箱，為開發(fā)下一代氣體分離膜提供新途徑。

論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c17503

可液態(tài)加工的金屬有機(jī)框架玻璃重新定義了節(jié)能碳捕集膜的理想材料。然而，金屬有機(jī)框架玻璃膜仍存在孔隙連通性差、孔隙率不足和耐壓性差的問題，阻礙了膜技術(shù)在煙氣脫碳、天然氣純化等方面的可持續(xù)應(yīng)用。

為解決以上問題，團(tuán)隊(duì)受自然界蜘蛛絲結(jié)構(gòu)啟發(fā)，合成了全新的聚合物編織金屬有機(jī)框架玻璃家族。在熔融過程中，編織聚合物可防止晶格變形，同時(shí)伴隨納米相界面分離演變，有效調(diào)節(jié)動(dòng)力學(xué)傳質(zhì)效率和熱力學(xué)極性吸附效應(yīng)。新合成的聚合物編織金屬有機(jī)框架玻璃膜包含相互連接的亞納米貫穿通道網(wǎng)絡(luò)，這種沿聚合物鏈的高密度極性域具有優(yōu)異吸附能力，從而大幅度提升碳捕集分離性能。得益于獨(dú)特的編織增強(qiáng)框架，聚合物編織金屬有機(jī)框架玻璃膜表現(xiàn)出前所未有的壓力耐受性，能耐高達(dá)7.5個(gè)大氣壓，（現(xiàn)有的金屬有機(jī)框架玻璃膜僅耐1個(gè)大氣壓左右）。該研究成果的潛在應(yīng)用涵蓋惰性氣體凈化、廢氣處理和關(guān)鍵低碳分離等領(lǐng)域，可將膜科學(xué)、化學(xué)工程、材料化學(xué)、物理化學(xué)、納米科學(xué)和環(huán)境工程等跨領(lǐng)域緊密聯(lián)系在一起。

pw-MOF玻璃膜的合成（A）pw-MOF晶體“固-液-固”轉(zhuǎn)化為玻璃膜的示意圖 （B）pw-MOF玻璃膜的漸進(jìn)優(yōu)化過程 （C）膜納米相界面分離（Nano-IS）機(jī)理示意圖 （D）與其他先進(jìn)碳捕集材料的性能對比

哈工大為論文第一通訊單位。化工與化學(xué)學(xué)院博士研究生楊延為論文第一作者，邵路教授、姜旭副研究員和愛丁堡大學(xué)工程學(xué)院鄭哲賢（Cher Hon Lau）博士為論文共同通訊作者。化工與化學(xué)學(xué)院研究生劉威豪、郭磊，本科生郝婧妍等參與相關(guān)研究工作。

該研究工作獲國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、教育部中央高校基礎(chǔ)科研經(jīng)費(fèi)等資助。

本文來自：哈爾濱工業(yè)大學(xué)

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