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2023年8月28日,《先进材料》(Advanced Materials)在线发表了我校仲崇立教授团队超薄膜制备方面的研究成果(Step-nucleation in situ self-repair to prepare rollable large-area ultrathin MOF membranes, Caijiao Yu, Xixi Cen, Zhengqing Zhang, Yuxiu Sun, Wenjuan Xue , Zhihua Qiao*, Michael D. Guiver*, Chongli Zhong*, Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202307013)。现有MOF超薄膜面积一般为100 cm2左右,该工作提出了“梯级成核—原位自修复”策略,制备出面积达2400 cm2的高性能MOF超薄膜和4800 cm2装填面积的卷式膜组件,在C2H4/C2H6分离表现出优异性能。
图1、大面积超薄MOF膜制备示意图 如图1所示,首先将具有聚乙烯醇(PVA)-金属离子界面层的PSf超滤膜浸入纯金属离子溶液中,在其表面形成了纯金属离子层;再将其倒置浸入到配体溶液中,纯金属离子层中的金属离子作为MOF膜生长的成核位点与溶液中的配体发生反应,形成MOF层,但会产生一定的缺陷。进一步,PVA-金属离子层中的金属离子扩散到界面缺陷区域,二次成核,原位自修复界面缺陷(图1),进而制备出大面积超薄MOF膜及卷式膜组件,展现出优异的C2H4渗透通量和良好的C2H4/C2H6选择性。
该工作的第一作者为我校纺织科学与工程学院博士生于彩娇,乔志华研究员、M. D. Guiver教授(天津大学)和仲崇立教授为共同通讯作者,受到国家重点研发项目(2021YFB3802200)和国家自然科学基金项目(22038010、22141001和22122810)的资助。
文章来源:天津工业大学
仲崇立,博士,教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者,天津工业大学教授。研究方向:(1)针对纳米材料研究的需要,进行新概念/方法建立、理论与模拟方法改进,丰富纳米材料领域的理论与分子模拟方法; (2)采用分子模拟与量化计算等方法,进行MOF(metal-organicframeworks)新型材料的储气、分离与催化等特性研究,为MOF 材料开发提供理论指导;(3)进行新型纳微结构材料的设计、合成与性能研究,特别是用于CO2捕获及工业气体分离的应用基础研究。
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