我国选择性分离膜精密构筑取得新进展

9月19日，记者从中国科学技术大学获悉，徐教授团队构建了亚2nm共价有机框架(COFs)膜，表现出单价阳离子的高渗透率和二价阳离子的极低透过率，实现了高效的离子传输和分离。相关成果近日发表于国际著名期刊《先进材料》。

鉴于国家节能减排和传统产业转型升级等重要需求，离子分离技术的发展对化工行业的可持续发展具有重要意义。目前国内一价/二价离子选择性分离膜还处于实验试用阶段，还没有真正实现大规模批量制备，而日本等发达国家在这方面一直在进行技术封锁和价格垄断。

2011年以来，徐教授团队在一价/二价离子选择性分离膜的开发、传质机理研究和分离应用等方面开展了深入研究，构建了具有自主知识产权的产品体系，为选择性分离膜的大规模制备和产业化积累了丰富经验。

为了进一步研究化学环境对亚2nm通道壁离子传质和分离性能的影响，团队通过界面生长策略构建了具有一维垂直通道的超薄COFs膜，并在氮气和空气气氛中通过红外加热对其进行表征，证明了通道中的氢键位点可以与水分子形成氢键。所构建的COFs膜表现出较高的单价阳离子透过率和极低的多价阳离子透过率，从而实现了较高的离子选择性。

研究结果表明，具有丰富氢键位点的COFs多孔膜在保持离子透过率的同时，能够显著提高离子选择性，这不仅为亚2nm受限空间的离子输运机制提供了理论依据，也为聚合物基离子选择性分离膜的结构设计和调控提供了理论指导。

据悉，该研究团队在一系列研究成果的基础上，开发了具有自主知识产权的高性能离子选择分离膜一次性成型制备工艺，实现了一价/二价离子选择分离膜中试膜产品的制备，在一系列典型的混合离子体系中表现出优异的分离效果。