大連化物所分子篩膜研究取得新進(jìn)展

　　近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員楊維慎領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)在分子篩膜合成研究中取得新進(jìn)展，利用自行開發(fā)的電化學(xué)離子熱合成方法，原位合成出了具有優(yōu)異防腐蝕性能的高度面內(nèi)取向和無(wú)缺陷的分子篩膜。相關(guān)結(jié)果以通訊形式在線發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。

　　分 子篩膜已廣泛應(yīng)用于分離、催化和功能涂層等。然而這些應(yīng)用都對(duì)膜的取向和缺陷有著很高的要求。在分子篩膜合成領(lǐng)域中，最大的難題在于如何采用簡(jiǎn)單的方法合 成出高度取向和無(wú)缺陷的膜，這也是它大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵所在。目前制備分子篩膜的方法主要有原位結(jié)晶法和晶種法。原位結(jié)晶法的優(yōu)勢(shì)在于其簡(jiǎn)單，然而通常得到 的是無(wú)取向且有大量缺陷的低性能膜。晶種法則將晶體成核過(guò)程和膜生長(zhǎng)步驟分開來(lái)，通過(guò)多步精確控制晶種的微結(jié)構(gòu)或者其在基底上的預(yù)修飾，來(lái)獲得高度取向和 無(wú)缺陷的分子篩膜，但是其步驟繁瑣，不利于工業(yè)放大。

　　針對(duì)上述問(wèn)題，該研究團(tuán)隊(duì)利用外加電場(chǎng)可控的特點(diǎn)，結(jié) 合離子液體電化學(xué)窗口寬、蒸氣壓低和熱力學(xué)穩(wěn)定性高的特性，成功開發(fā)出了原位電化學(xué)離子熱合成方法。以金屬鋁電極作為基底，通過(guò)電化學(xué)手段活化基底表面而 加速其與磷酸反應(yīng)來(lái)提供鋁源，同時(shí)利用帶負(fù)電荷的基底來(lái)靜電吸附作為模板劑的離子液體陽(yáng)離子，在敞口條件下一步合成出高度面內(nèi)取向的AlPO₄-11分子篩膜。值得說(shuō)明的是，這種電化學(xué)合成機(jī)理確保了所合成分子篩膜的無(wú)缺陷性。直流極化曲線測(cè)試進(jìn)一步表明，該面內(nèi)取向分子篩膜沒(méi)有缺陷并具有優(yōu)異的防腐蝕性能。該方法簡(jiǎn)單、可控、易放大，未來(lái)有工業(yè)化的可能。

　　該工作得到了中科院百人計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金委的資助。