|
近日，我所能源催化轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室無機(jī)膜與催化新材料研究組（504組）楊維慎研究員、班宇杰研究員等利用“競爭性界面溶解-交聯(lián)”方法，制備出厚度小于10 nm的硅橡膠膜。該膜對(duì)1.0 wt.%丁醇水溶液（模擬生物發(fā)酵液濃度）的富集濃縮倍數(shù)達(dá)14倍，液體總滲透量達(dá)到110 kg m-2 h-1，性能較現(xiàn)有報(bào)道的丁醇富集膜提升1至2個(gè)數(shù)量級(jí)。
生物丁醇由可再生生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化得到，能量密度接近汽油，是具有替代潛力的關(guān)鍵性生物燃料。然而，生物丁醇常與水共存，濃度極低（質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2%）。以常規(guī)滲透氣化脫水膜濃縮丁醇需較大膜面積且效率低，解決這一難題的有效途徑是通過膜材料設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水中低濃度丁醇優(yōu)先、快速滲透富集。
本工作中，研究團(tuán)隊(duì)致力于制備超薄、親有機(jī)硅橡膠膜材料。有別于傳統(tǒng)體相溶液交聯(lián)-刮涂的制膜過程，研究人員首先將線性聚硅氧烷吸附擔(dān)載于多孔氧化鋁載體納米孔隙內(nèi)，形成厚度約12微米的支撐液膜，后將其浸沒于交聯(lián)劑溶液中觸發(fā)界面反應(yīng)，利用線性聚合物溶解剝落和表面交聯(lián)固化的競爭性平衡效應(yīng)，制備出膜層厚度僅為10 nm，且完全限制在載體納米孔隙中的硅橡膠膜，顯著降低擴(kuò)散傳質(zhì)阻力。與此同時(shí)，載體納米粒子與膜層的相互依附關(guān)系塑造了非均質(zhì)、極粗糙膜表面，大幅提升丁醇在膜表面的釘扎吸附。上述快速擴(kuò)散-釘扎吸附的協(xié)同作用是促進(jìn)丁醇分子滲透富集的關(guān)鍵。在相同的丁醇濃縮水平和產(chǎn)能條件下，所需膜面積較現(xiàn)有報(bào)道減少67%至97%，有望降低分離成本。 相關(guān)工作以“Nanoconfined Ultrathin Polymer Membrane for Ultrafast Separation of Biobutanol from Water”為題，于近日發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。該工作的第一作者是我所504組博士研究生劉嘉懿。以上工作得到我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目支持。（文/圖 劉嘉懿、班宇杰） |
- [2025-05-13]·立體防控！看國家專業(yè)隊(duì)如何智控
- [2025-05-13]·山東聚焦13個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域 加速釋放
- [2025-05-12]·萬華化學(xué)2025年重點(diǎn)布局項(xiàng)目公開
- [2025-05-12]·商務(wù)部：對(duì)原產(chǎn)于印度的進(jìn)口氯氰
- [2025-05-12]·13項(xiàng)能耗限額強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)于5
- [2025-05-19]·我所制備出具有高丁醇透量的超薄
- [2025-05-19]·室溫高效分子半導(dǎo)體自旋輸運(yùn)材料
- [2025-05-19]·【創(chuàng)新前沿】Energy & Environ
- [2025-05-19]·科學(xué)家提出黑碳?xì)馊苣z成核新機(jī)制
- [2025-05-19]·中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 制備兼具隱身
山東省濟(jì)南市文化東路80號(hào)郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號(hào)：魯ICP備2021036540號(hào)
魯公網(wǎng)安備 37010202001033號(hào)