打破壟斷！我國實現(xiàn)選擇性分離膜的精密構(gòu)筑

日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文教授團(tuán)隊構(gòu)筑了一種亞2納米共價有機框架（COFs）膜，并表現(xiàn)出較高的一價陽離子滲透速率和極低的二價陽離子透過率，實現(xiàn)了高效的離子傳輸與分離。該研究成果發(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)的進(jìn)步對于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，國內(nèi)一/二離子選擇性分離膜仍處于實驗試制階段，還沒有真正實現(xiàn)規(guī)?；恐苽?，而日本等發(fā)達(dá)國家一直對中國進(jìn)行技術(shù)封鎖和價格壟斷。

自2011年開始，徐銅文教授團(tuán)隊在一/二價離子選擇性分離膜開發(fā)、傳質(zhì)機理研究和分離應(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，為離子選擇性分離膜的規(guī)模化制備和產(chǎn)業(yè)化積累了豐富的經(jīng)驗。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)隊通過界面生長策略構(gòu)筑具有一維垂直貫通亞2納米通道的超薄COFs膜，利用氮氣和空氣氛圍中的升溫紅外表征，證明了通道內(nèi)氫鍵位點能與水分子形成氫鍵相互作用。構(gòu)筑的COFs膜表現(xiàn)出較高的一價陽離子滲透速率和極低的多價陽離子透過率，實現(xiàn)了高的離子選擇性。

該研究成果表明，構(gòu)建具有豐富氫鍵位點的COFs多孔膜，在保持離子滲透速率的同時，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制提供了理論基礎(chǔ)，同時也為聚合物基離子選擇性分離膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(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，已實現(xiàn)一/二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。

（來源：科技日報）