新薄膜材料厚度僅為蟬翼千分之一
- 發佈時間：2014-12-13 01:30:56 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
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科技日報訊 （記者李大慶）用相當於蟬翼厚度千分之一的薄膜材料，將大小差異僅為0.04奈米的氫氣和二氧化碳分子篩選分離，這一技術為中國科學家首先攻破。12月12日出版的《科學》雜誌發表了相關論文。
氫氣和二氧化碳的分離是氫能生産和二氧化碳捕獲中的關鍵步驟，利用選擇性的膜材料，實現二者分子水準的分離，是工業界長期的夢想。
記者從中科院獲悉，近日，該院大連化物所楊維慎研究員和李硯碩研究員帶領的團隊，在國際上首次製備出一種由1奈米厚的奈米片構成的分子篩膜，其厚度僅為蟬翼厚度的千分之一（常規分子篩膜的厚度一般為蟬翼厚度的十倍以上）。它不僅極薄，而且具有高度規整的“篩眼”，可精確篩分尺寸差異僅為0.04 奈米的氫氣和二氧化碳分子，從而將後者有效截留。它的滲透量和分離精度遠遠超過了文獻報道的所有氫氣/二氧化碳分離膜。
對於這項工作，德國著名分子篩膜和膜催化科學家卡羅教授認為是分子篩膜領域的一個開創性工作；日本著名微孔膜科學家都留教授認為是發展了新一代分子篩膜。
據介紹，研究團隊是將沸石咪唑酯骨架ZIF-7奈米粒子進行水熱處理，得到具有優異穩定性的二維層狀骨架母體材料，結合超低功率濕法球磨與超聲分散技術，在國際上首次成功剝離獲得了單分子層厚度（約1nm）的金屬有機骨架奈米片。在此基礎上，通過熱組裝方法得到厚度小于5奈米的超薄分子篩膜。研究人員將奈米片分子篩膜在不同升降溫條件（室溫至200℃）和水熱條件（150℃）下做了400小時的穩定性測試，膜性能保持不變。
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