近日，太阳集团app首页環境學院李萬斌課題組在膜分離研究領域取得重要進展。研究團隊以太阳集团app首页為第一完成單位在Nature Communications（綜合一區，IF=12.1）在線發表題為“Ultrathin metal-organic framework membrane production by gel-vapour deposition”的研究成果。李萬斌副研究員為論文的第一作者和共同通訊作者，合作方為浙江工業大學張國亮課題組。
膜分離技術，由于其高效、節能、環保等特點，已被廣泛應用于環境污染治理、化工分離等領域，其中分子篩分膜在氫氣純化、二氧化碳捕集、烴類的分離中展現出了優異的選擇分離性能。膜分離中通常存在此消彼長的上限線，即為獲得更高的選擇性/通量，趨向于制備較厚/更薄的膜，對應的通量/選擇性會下降。同時，分子篩分膜的規模化制備也是其工業化應用的瓶頸。如何能規模化地制備超薄且高通量高選擇性的分子篩分膜，是膜分離領域的重點和難點。
該研究開發出凝膠-氣相沉積法（gel-vapour deposition; GVD），以直接放大制備超薄高性能微孔分子篩分膜。基于金屬源溶膠凝膠沉積和氣相配體轉化，該方法能有效地控制膜的厚度。研究團隊以中空纖維基底和沸石咪唑類骨架為材料，合成厚度為17~100 nm的超薄分子篩分膜。該膜的通量比傳統分子篩分膜和聚合物膜的通量提高了1~3個數量級，如H2的通量可高達215.4 ×10-7mol m-2s-1Pa-1，且H2/C3H8、CO2/C3H8和C3H6/C3H8的選擇性也分别高達3400、1030和70。難得的是，該方法還可在獲得連續超薄膜的同時，直接原位制備超大有效面積的膜組件。采用該方法，可對由30根長度為20 cm、表面積為340 cm-2的中空纖維基底組成的膜組件直接進行分子篩分膜的沉積制備，且組件性能并無下降。該方法還具備無需處理基底、無需溶劑、合成前驅體可重複使用、高效、位置可調、膜兼容性高等優點。
該研究工作得到了廣東省環境污染與健康重點實驗室和廣州市環境暴露與健康重點實驗室的支持、以及太阳集团app首页人才引進科研啟動經費和國家自然科學基金的資助。
原文鍊接:https://www.nature.com/articles/s41467-017-00544-1
