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  英國皇家化學(xué)會會士、中國化工學(xué)會分子辨識分離工程專委會委員、哈爾濱工業(yè)大學(xué)邵路教授帶領(lǐng)團隊提出新方法合成制備了高MOF含量、高效碳捕集分離膜。相關(guān)論文“面向可持續(xù)碳捕集的超高MOF含量混合基質(zhì)膜的生物共生系統(tǒng)啟發(fā)合成”（Symbiosis-inspired de novo synthesis of ultrahigh MOF growth mixed matrix membranes for sustainable carbon capture）發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America, PNAS）上。

  作為世界四大頂級期刊（Cell，Nature，Science，PNAS）之一的PNAS創(chuàng)刊于1914年，擁有超過百年的辦刊歷史，有著極高的國際聲譽。該成果邵路教授為唯一通訊作者，論文第一作者為哈工大化工與化學(xué)學(xué)院博士生赫羴姍。

圖1：共生啟發(fā)的原位生長方法制備ZIF-8/PIM-1混合基質(zhì)膜的示意圖

  近年來，全球碳排放迅速增加，使大氣中的二氧化碳含量達到創(chuàng)紀錄的水平，導(dǎo)致頻繁的災(zāi)難性氣候環(huán)境，嚴重威脅人類的生存發(fā)展。在這種嚴峻形勢下，我國提出“碳達峰”和“碳中和”的莊嚴承諾！高效的碳捕獲技術(shù)是減少碳排放和二氧化碳進一步催化轉(zhuǎn)化的前提和基礎(chǔ)，是實現(xiàn)“雙碳”目標的重中之重的關(guān)鍵技術(shù)�；旌匣|(zhì)膜是最具實際應(yīng)用前景的膜材料之一，然而填料的團聚和聚合物-填料界面相容性差可能會導(dǎo)致界面缺陷和內(nèi)部空隙，從而顯著地降低氣體的選擇性。因此，制備高MOF含量的混合基質(zhì)膜仍然是亟待突破的課題，特別是基于PIM-1等高滲透性聚合物，對高效氣體分離具有重要意義。

  邵路團隊受自然界中根瘤菌誘導(dǎo)根瘤的共生過程啟發(fā)，開發(fā)了一種全新的策略構(gòu)建具有超高ZIF-8含量的混合基質(zhì)膜。在氯仿/水混合物的體系下，合成的ZIF-8晶體更�。▇100 nm），并均勻分散在高滲透性的PIM-1基體中，ZIF-8的負載量可高達67.2 wt.%，加上PIM-1的氰基與ZIF-8的-NH基團間的相互作用保證了良好的界面相容性，避免了超高MOF含量下的團聚現(xiàn)象和非選擇性缺陷的產(chǎn)生。超高ZIF-8負載量顯著增強了混合基質(zhì)膜的二氧化碳溶解系數(shù)，這與低含量的ZIF-8負載量在其他聚合物基質(zhì)中所起的作用明顯不同。優(yōu)化后的膜具有良好的6338 Barrer的CO₂滲透通量，同時保持了良好的碳捕集選擇性，并且同時可以提高PIM-1膜的抗物理老化和塑化的能力，在實際應(yīng)用過程中保持長期的穩(wěn)定性。文章中提出的共生啟發(fā)的原位生長的方法，克服長期以來兩種材料（PIM-1和ZIF-8）的“完美結(jié)合”的問題，充分發(fā)揮了兩種材料各自的優(yōu)勢，以實現(xiàn)可持續(xù)的氣體分離。

(a) 氣體滲透通量和選擇性；(b) 氣體擴散系數(shù)和擴散選擇性；(c) 溶解系數(shù)和溶解選擇性；(d) 長期穩(wěn)定性；(e) CO₂/N₂和 (f) CO₂/CH₄的氣體通量和選擇性的提高百分比

  該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（21878062和22111530113）、黑龍江省杰出青年科學(xué)基金（JQ2020B001）、黑龍江省頭雁團隊項目（HITTY-20190033）和城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室自主課題（2020DX02）的資助。

  論文鏈接：https://www.pnas.org/content/pnas/119/1/e2114964119.full.pdf 

作者介紹：

  邵路教授為英國皇家化學(xué)會會士、中國化工學(xué)會分子辨識分離工程專委會委員、黑龍江省杰出青年科學(xué)基金獲得者，任領(lǐng)域內(nèi)多個國際權(quán)威期刊的副主編（Advanced Composites & Hybrid Materials）、顧問編委（ACS ES&T Engineering）及編委（Journal of Membrane Science, Advanced Membranes、Scientific Reports）等職務(wù)。邵路教授團隊長期從事膜材料與膜分離研究，先后在碳捕集氣膜、耐有機溶劑分離膜、水處理納濾/超濾/微濾及特種分離膜方向取得了系列突破性成果并在多個企業(yè)規(guī)�；瘧�(yīng)用，為習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”的思想和我國“碳達峰、碳中和”的莊嚴承諾提供先進的技術(shù)支撐。邵路教授曾獲得黑龍江省自然科學(xué)二等獎1項（第一）、黑龍江省自然科學(xué)一等獎1項（第二）等多項省部級獎項，已經(jīng)作為通訊/第一作者在PNAS、Science Advances、Nature Communications、Energy Environmental Science、Journal of Membrane Science、Chemical Engineering Science、AIChE J.、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano等領(lǐng)域內(nèi)高影響力國際期刊發(fā)表論文150余篇，SCI引用7900次，H-index=55。

  邵路教授鏈接:

  http://homepage.hit.edu.cn/shaolu  或 https://publons.com/researcher/1307969/lu-shao/publications/