中化新網(wǎng)訊 5月11日，南京工業(yè)大學(xué)金萬(wàn)勤教授團(tuán)隊(duì)等通過(guò)數(shù)學(xué)、化學(xué)、材料等多學(xué)科的交叉研究，構(gòu)筑了具有完美晶格孔的金屬有機(jī)骨架(MOF)分離膜，可實(shí)現(xiàn)高效分子篩分。

　　MOF是新一代分子篩膜材料，制備具有完美晶格孔的MOF膜仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)，長(zhǎng)期以來(lái)一直未能取得突破。金萬(wàn)勤團(tuán)隊(duì)等通過(guò)數(shù)學(xué)、化學(xué)、材料等多學(xué)科的交叉研究，發(fā)現(xiàn)幾何學(xué)中的球致密堆積問(wèn)題，可用于指導(dǎo)構(gòu)筑完美的MOF晶格及其分離膜。他們建立了預(yù)測(cè)晶格缺陷的概率模型，并提出了高概率理論配位策略，通過(guò)控制膜合成條件增加有機(jī)配體和金屬團(tuán)簇間的碰撞概率，構(gòu)筑了無(wú)晶格缺陷的完美晶體膜結(jié)構(gòu)。

　　他們利用超低劑量高分辨電子顯微成像技術(shù)，首次直接觀(guān)察到MOF膜中的晶格缺陷及其被消除后的完美晶格結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)晶格缺陷的MOF膜僅允許小于晶格孔的分子快速通過(guò)，而大于晶格孔的分子或離子被截留，從而實(shí)現(xiàn)了水和離子的高效分離，以及性能高于文獻(xiàn)報(bào)道1~2個(gè)數(shù)量級(jí)的甲醇/碳酸二甲酯共沸物分離，極具工業(yè)應(yīng)用前景。

　　受幾何學(xué)啟發(fā)提出的高概率理論配位策略，不僅實(shí)現(xiàn)了完美晶格孔道的成功構(gòu)筑及其高效分子尺度分離，還為精確操縱晶格缺陷以調(diào)控亞納米限域空間尺寸及其分子傳輸提供了新路徑。該工作也為探索多學(xué)科交叉研究創(chuàng)造先進(jìn)材料提供了范式參考。