科技日報(bào)9月22日訊：記者9月19日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校徐銅文教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)筑了一種亞2納米共價(jià)有機(jī)框架（COFs）膜，該膜表現(xiàn)出較高的一價(jià)陽離子滲透速率和極低的二價(jià)陽離子透過率，實(shí)現(xiàn)了高效的離子傳輸與分離。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際著名期刊《先進(jìn)材料》上。

        針對節(jié)能減排和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級等國家重大需求，離子分離技術(shù)的發(fā)展對于化學(xué)工業(yè)可持續(xù)性具有重要意義。目前，國內(nèi)一價(jià)/二價(jià)離子選擇性分離膜仍處于實(shí)驗(yàn)試制階段，還沒有真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模化批量制備，而日本等發(fā)達(dá)國家一直在這方面對中國進(jìn)行技術(shù)封鎖和價(jià)格壟斷。

        自2011年開始，徐銅文教授團(tuán)隊(duì)在一價(jià)/二價(jià)離子選擇性分離膜開發(fā)、傳質(zhì)機(jī)理研究和分離應(yīng)用等方向開展了深入研究，構(gòu)筑了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品體系，為選擇性分離膜的規(guī)模化制備和產(chǎn)業(yè)化積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

        為了進(jìn)一步研究亞2納米通道壁面化學(xué)環(huán)境對于離子傳質(zhì)與分離性能的影響，團(tuán)隊(duì)通過界面生長策略構(gòu)筑出具有一維垂直通道的超薄COFs膜，利用氮?dú)夂涂諝夥諊械纳郎丶t外表征，證明了通道內(nèi)氫鍵位點(diǎn)能與水分子形成氫鍵。構(gòu)筑的COFs膜表現(xiàn)出較高的一價(jià)陽離子滲透速率和極低的多價(jià)陽離子透過率，實(shí)現(xiàn)了高效離子選擇性。

        該研究成果表明，構(gòu)建具有豐富氫鍵位點(diǎn)的COFs多孔膜，在保持離子滲透速率的同時(shí)，能顯著提高離子選擇性，不但為離子在亞2納米受限空間中的傳輸機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為聚合物基離子選擇性分離膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控提供了理論指導(dǎo)。

        據(jù)悉，在系列研究成果的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能離子選擇性分離膜一次性成型制備工藝，已實(shí)現(xiàn)一價(jià)/二價(jià)離子選擇性分離膜中試膜產(chǎn)品制備，在系列典型混合離子體系均展現(xiàn)優(yōu)異的分離效果。