Nature Mater:共轭聚合物框架材料膜实现快速水分子净化传输
纳米技术 纳米 2022-08-21


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发展能够阻止溶质传输同时允许水分子快速传输的膜具有非常重要的意义。设计这种性能优异的膜需要从分子水平进行微结构设计,从而能够保证精确的分子筛选能力的同时具有较高的水流量。

有鉴于此,阿卜杜拉国王科技大学韩宇(Yu Han)、Vincent Tung、Ingo Pinnau、新加坡国立大学姜建文(Jianwen Jiang)等报道设计并通过化学气相沉积法合成了超薄(~1 nm)的规则共轭聚合物骨架结构材料薄膜CPF,并考察这种分离薄膜的性能。

本文要点:

(1)

这种CPF膜具有规则的尺寸为10.3×3.7 Å的菱形亚纳米通道,分离性能与通过材料堆叠排列实现分离功能的碳纳米管或石墨烯膜不同。

优化的CPF膜的在混合离子的高盐溶液通过渗透压进行分离,H2O/NaCl分离选择性达到~6900,水的渗透性能达到~112 mol m-2 h-1 bar-1,对盐的阻碍选择性达到>99.5 %。

(2)

通过分子动力学模拟,发现水分子能够通过在疏水性通道中形成连续的三维网络在膜材料快速和整体的穿透。这种规则CPF薄膜材料为设计具有精确分子分离功能的新型碳基薄膜材料提供经验。

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参考文献

Shen, J., Cai, Y., Zhang, C. et al. Fast water transport and molecular sieving through ultrathin ordered conjugated-polymer-framework membranes. Nat. Mater. (2022)

DOI: 10.1038/s41563-022-01325-y

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01325-y


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