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肖强博士在《德国应用化学》发表沸石分子筛膜制备方面工作

发布时间 2017-01-04   发布人:   浏览次数: 34
生活中,我们用筛子除去面粉中的杂质,比筛子网眼小的面粉颗粒通过筛子,比筛子网眼大的杂质颗粒就不能通过筛子,将面粉中的杂质颗粒分离出去,可通过调节筛子网眼(孔)的大小来实现不同尺寸颗粒的分离。当筛子网眼(孔)足够小,小到分子尺寸级别时(< 1纳米,注:1纳米=10-9米),即具有了筛分分子的能力,可将不同尺寸大小的分子分离。沸石分子筛即是一类具有规则的孔道结构,孔径约为0.3~1 nm的多孔硅铝酸盐晶体。
 
膜分离技术是一门新兴的高新技术,正逐渐成为解决能源、资源和环境污染问题的重要技术和可持续发展的技术基础。沸石分子筛膜是一种可以实现分子筛分的新型膜材料,具有膜孔均一、耐高温、耐腐蚀、不溶胀等特性,是理想的膜分离和膜催化材料。将沸石分子筛晶体构筑成分子筛膜材料一直非常具有挑战性,难于放大合成和高成本一直是限制其应用的瓶颈。
 
我校含氟新材料研究所肖强博士与著名分子筛膜科学家、美国工程院院士Michael Tsapatsis课题组合作,在沸石分子筛膜合成领域取得重大突破。他们首先合成了一种具有多层结构的全硅silicalite-1沸石(ML-MFI),然后创新性的提出用食人鱼溶液(piranha solution)处理ML-MFI,除去其中含有的有机模板剂,并结合多种方法剥离ML-MFI,得到无模板剂的silicalite-1沸石纳米片水溶液。这是首次得到开孔的、可分散的沸石纳米片溶液,通过简单抽滤的办法直接将该silicalite-1沸石纳米片铺到多孔聚合物(PBI)载体上制备了沸石分子筛膜,该膜可实现丁烷异构体的分离。这是首次采用沸石纳米片铺到聚合物载体上制备了具有分离性能的沸石分子筛膜。该方案突破了分子筛膜的放大合成、制备成本高的限制,对于推动分子筛膜商业化应用具有重要意义。该工作日前在《德国应用化学》在线发表,并被选为封面文章。另外该工作还申请美国专利一件。
 
该工作得到国家留学基金委与国家自然科学基金的资助。
 
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