【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室無(wú)機(jī)膜與催化新材料研究組(504組)楊維慎研究員、班宇杰研究員團(tuán)隊(duì)提出“MOF分子篩膜動(dòng)態(tài)應(yīng)力缺陷自適應(yīng)修復(fù)”新概念，將膜預(yù)先置于風(fēng)險(xiǎn)性的水熱環(huán)境中挑戰(zhàn)其耐受極限，迫使應(yīng)力缺陷充分暴露；并在相同化學(xué)環(huán)境中同步耦合生長(zhǎng)納米粒子，通過(guò)動(dòng)態(tài)新生缺陷處的養(yǎng)分毛細(xì)富集實(shí)現(xiàn)納米粒子定位生長(zhǎng)，形成精準(zhǔn)的自適應(yīng)修復(fù)區(qū)域，在不損失分離性能的前提下，顯著提升膜的分離耐久性。
 

　　分子篩膜是由分子篩晶粒緊密堆砌形成的連續(xù)、致密薄層。局部和偶然的晶體扭轉(zhuǎn)與邊緣位錯(cuò)將形成亞穩(wěn)態(tài)連接的晶間結(jié)構(gòu)。在分離過(guò)程中，高溫、高壓、真空等化學(xué)和機(jī)械載荷將誘發(fā)膜內(nèi)應(yīng)力缺陷，極大削弱分子篩膜的耐久性與分離可靠性。
 

　　為解決上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出“MOF分子篩膜動(dòng)態(tài)應(yīng)力缺陷自適應(yīng)修復(fù)”新概念，解決了膜內(nèi)應(yīng)力缺陷形成和納米粒子生長(zhǎng)修復(fù)的時(shí)空同步問(wèn)題，在不改變膜厚的情況下最大程度控制修復(fù)區(qū)域，且修復(fù)區(qū)域形狀可根據(jù)應(yīng)力缺陷類型(針孔、裂紋、斷口)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”精確修復(fù)。修復(fù)后的MOF分子篩膜可實(shí)現(xiàn)多種共沸液體化學(xué)品(如乙醇、異丙醇、吡啶、乙腈等)脫水精制，在多種分離環(huán)境中表現(xiàn)出顯著提升的耐久性，例如，對(duì)代表性共沸乙醇體系穩(wěn)定分離超 600小時(shí)，相比修復(fù)前提高 10倍。
 

　　相關(guān)工作以“Adaptive healing of stress-induced dynamic cracks in a metal-organic framework membrane using nanoparticles”為題，于近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上。該工作的第一作者是我所504組副研究員王悅誠(chéng)。以上工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)、我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目支持。(文/圖 班宇杰、王悅誠(chéng))