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反應和分離是化學工業(yè)的兩大基本過程，二者的集成強化是一項極具挑戰(zhàn)的課題。中國科學院大連化學物理研究所完成的分子尺度分離無機膜材料設計合成及其分離與催化性能研究項目，為開拓分離—反應過程耦合以及反應—反應過程耦合提供了新思路，所取得的研究成果顯著地提升了我國在無機膜及膜催化領(lǐng)域的國際影響力。該項目也因此榮獲2015年國家自然科學二等獎。

 　　該項目設計合成了具有分子尺度分離性能的無機膜（透氧膜和分子篩膜）新材料，提出了透氧膜材料優(yōu)化設計原則，解決了滲透性與穩(wěn)定性相互制約的關(guān)鍵科學問題，引領(lǐng)了國際透氧膜材料研究方向。微波合成分子篩膜解決了分子篩膜無缺陷合成的科學問題，獲得了具有分子尺度分離性能的分子篩膜；發(fā)展了無機膜在能源領(lǐng)域中應用新過程；實現(xiàn)了膜分離過程和催化過程在膜反應器中的耦合，為開拓分離—反應過程耦合以及反應—反應過程耦合提供了新思路。

 　　業(yè)內(nèi)人士表示，分子尺度分離無機膜材料可以實現(xiàn)膜分離過程和催化過程在膜反應器中的耦合，其設計合成及分離與催化性能研究是物理化學、材料科學和化學工程等學科的交叉熱點和研究前沿。

 　　該項目提出了透氧膜材料優(yōu)化設計原則，首次設計合成了具有國際領(lǐng)先水平透氧性能的膜材料，解決了透氧膜材料氧滲透性與穩(wěn)定性相互制約這一關(guān)鍵材料科學問題。該材料被44個國家和地區(qū)超過300多個研究團隊重復、廣泛引用，引領(lǐng)了國際透氧膜材料研究方向。

 　　該項目還首次提出并驗證了利用透氧膜連續(xù)可控地提供活性氧物種來提高選擇氧化反應選擇性的新概念，解決了選擇氧化反應選擇性低的關(guān)鍵催化科學問題；在透氧膜反應器中創(chuàng)造性地實現(xiàn)了水分解制氫與甲烷部分氧化制合成氣反應—反應耦合過程，解決了受熱力學平衡限制的水分解反應轉(zhuǎn)化率低的科學難題，為開拓化工領(lǐng)域反應—反應耦合過程提供了新思路。

 　　在此基礎(chǔ)上，該項目首次合成了擇優(yōu)孔道取向的MFI型分子篩膜和金屬有機骨架分子篩（MOFs）納米粒子構(gòu)筑的分子篩混合基質(zhì)膜，解決了分子篩膜擴散孔道優(yōu)化調(diào)控的科學問題，實現(xiàn)了膜滲透通量的數(shù)量級提高。在基于微波的體相加熱和選擇性加熱效應上，項目率先提出了微波合成分子篩膜的新概念，解決了分子篩膜無缺陷合成的科學問題，成功實現(xiàn)了分子篩膜晶界結(jié)構(gòu)和晶粒形貌的納米尺度調(diào)控，獲得了具有分子尺度分離性能的分子篩膜。該項目成為分子篩膜合成領(lǐng)域的巨大進展，并得到國際同行的認可。

 　　該項目的相關(guān)科學發(fā)現(xiàn)顯示出重要工業(yè)應用價值，如基于微波合成的分子篩膜在醇/水分離中實現(xiàn)了工業(yè)應用。