《Science》子刊:华南理工大学王海辉教授团队在丙烯丙烷高效分离膜制备领域取得新进展

近日,华南理工大学化学与化工学院王海辉教授团队开发了一种电化学快速制备ZIF-8膜的新方法,十几分钟内制得的超薄膜对丙烯/丙烷的分离选择性高达300以上,展现出迄今为止最高的丙烯丙烷分离选择性。相关成果以“Paralyzed Membrane: Current-Driven Synthesis of a Metal-Organic Framework with Sharpened Propene/Propane Separation”为题发表于国际顶级期刊Science Advances(DOI: 10.1126/sciadv.aau1393)。论文的通讯作者为王海辉教授,共同第一作者为硕士研究生周胜魏嫣莹研究员李理波副教授,华南理工大学为论文第一单位,汉诺威大学的Jürgen Caro教授为论文的合作者。

《Science》子刊:华南理工大学王海辉教授团队在丙烯丙烷高效分离膜制备领域取得新进展的图1

实现丙烯和丙烷的高效分离在工业上具有重要意义。由于两组分的沸点极为相近,目前使用的传统精馏法能耗相当高。该研究提出一种电化学制备ZIF-8膜的方法,通过施加毫安级的微小电流,首次实现了室温下ZIF-8膜在多孔基底上的快速生长,耗时仅需数分钟,制备过程极为简单快捷,具有良好的应用前景。这项工作在一步电合成过程中,同时解决了ZIF-8材料的柔性、晶界缺陷、膜层厚度控制等多个复杂难题,为膜分离技术的发展带来了新的思路。

近年来,王海辉教授团队在新型无机膜用于气体分离、水处理等方面开展了系列创新研究工作,具体包括:通过设计高度有序化二维MXene膜孔道结构,使其突破渗透量-选择性trade-off限制,获得优异H2/CO2分离性能;制备具有“自支撑”结构的C3N4膜,以增强其稳定性;通过电化学手段,开发系列MOF膜的制备新策略,并对其生长取向进行调控优化等工作(Nat. Commun. 2018, 9, 155;Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1825; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 8974; Chem. Mater., 2017, 29, 7103)。相关论文分别入选ESI高被引论文和Angew. Chem. Int. Ed.的卷首封面。研究工作受到国际广泛关注,分别被美国科学促进会AAAS旗下EurekAlert、美国纳米科技网Nanowerk、Wiley-VCH旗下Advanced Science News、Chemistry Views、物理化学学报等二十余家国内外媒体、期刊等作为亮点报道。

来源:高分子科学前沿

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