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中科院大連化物所楊維慎團隊分子篩膜研究取得新進展
《中國科學報》記者 劉萬生 / 時間:2015-09-10 07:47:51

  據科學網2015年9月9日訊 9月9日,中科院大連化物所楊維慎研究員帶領科研團隊在分子篩膜合成研究中取得新進展,利用自行開發的電化學離子熱合成方法,原位合成出了具有優異防腐蝕性能的高度面內取向和無缺陷的分子篩膜。相關結果以通訊形式在線發表在《德國應用化學》上。
  分子篩膜已廣泛應用于分離、催化和功能涂層等領域,然而這些應用都對膜的取向和缺陷有著很高的要求。在分子篩膜合成領域中,最大的難題是如何采用簡單的方法合成出高度取向和無缺陷的膜,這是它大規模應用的關鍵所在。目前制備分子篩膜的方法主要有原位結晶法和晶種法。原位結晶法的優勢在于其簡單,然而通常得到的是無取向且有大量缺陷的低性能膜。晶種法則將晶體成核過程和膜生長步驟分開來,通過多步精確控制晶種的微結構或者其在基底上的預修飾,來獲得高度取向和無缺陷的分子篩膜,但是其步驟繁瑣,不利于工業放大。
  針對上述問題,該研究團隊利用外加電場可控的特點,結合離子液體電化學窗口寬、蒸氣壓低和熱力學穩定性高的特性,成功開發出了原位電化學離子熱合成方法。以金屬鋁電極作為基底,通過電化學手段活化基底表面而加速其與磷酸反應來提供鋁源,同時利用帶負電荷的基底來靜電吸附作為模板劑的離子液體陽離子,在敞口條件下一步合成出高度面內取向的AlPO4-11分子篩膜。實驗證實,這種電化學合成機理確保了所合成分子篩膜的無缺陷性。直流極化曲線測試進一步表明,該面內取向分子篩膜沒有缺陷并具有優異的防腐蝕性能。該方法簡單、可控、易放大,未來有工業化的可能。



  該工作得到了中科院百人計劃和國家自然科學基金委的資助。

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