大连化学物理研究所提出“MOF分子筛膜动态应力缺陷自适应修复”新概念
- 2024/8/14 10:22:32 17134
- 来源：中国科学院大连化学物理研究所
【仪表网 研发快讯】近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室无机膜与催化新材料研究组(504组)杨维慎研究员、班宇杰研究员团队提出“MOF分子筛膜动态应力缺陷自适应修复”新概念，将膜预先置于风险性的水热环境中挑战其耐受极限，迫使应力缺陷充分暴露；并在相同化学环境中同步耦合生长纳米粒子，通过动态新生缺陷处的养分毛细富集实现纳米粒子定位生长，形成精准的自适应修复区域，在不损失分离性能的前提下，显著提升膜的分离耐久性。
分子筛膜是由分子筛晶粒紧密堆砌形成的连续、致密薄层。局部和偶然的晶体扭转与边缘位错将形成亚稳态连接的晶间结构。在分离过程中，高温、高压、真空等化学和机械载荷将诱发膜内应力缺陷，极大削弱分子筛膜的耐久性与分离可靠性。
为解决上述挑战，研究团队提出“MOF分子筛膜动态应力缺陷自适应修复”新概念，解决了膜内应力缺陷形成和纳米粒子生长修复的时空同步问题，在不改变膜厚的情况下最大程度控制修复区域，且修复区域形状可根据应力缺陷类型(针孔、裂纹、断口)自适应调节，实现“点对点”精确修复。修复后的MOF分子筛膜可实现多种共沸液体化学品(如乙醇、异丙醇、吡啶、乙腈等)脱水精制，在多种分离环境中表现出显著提升的耐久性，例如，对代表性共沸乙醇体系稳定分离超 600小时，相比修复前提高 10倍。
相关工作以“Adaptive healing of stress-induced dynamic cracks in a metal-organic framework membrane using nanoparticles”为题，于近日发表在《科学进展》(Science Advances)上。该工作的第一作者是我所504组副研究员王悦诚。以上工作得到国家自然科学基金、中国科学院青促会、我所创新基金等项目支持。(文/图 班宇杰、王悦诚)
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