10月26日,我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。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Caro教授为论文的合作者。
工业上,实现丙烯和丙烷的高效分离具有重要意义。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。部分成果发表在Nat. Commun. 2018, 9, 155; Angew. Chem. Int .Ed.2017, 56, 1825; Angew. Chem. Int .Ed.2017, 56, 8974; Chem. Mater., 2017, 29, 7103等国际知名期刊上,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。(图/文 魏嫣莹 化学与化工学院)
论文链接:http://advances.sciencemag.org/content/4/10/eaau1393