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  近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院教授、城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員邵路團(tuán)隊(duì)在碳捕集以及水處理膜領(lǐng)域取得系列成果，以唯一通訊作者兩個(gè)月內(nèi)連續(xù)發(fā)表三篇頂刊!

1.“上天”的“膜”法：多酚焊接助力高效氣體分離

  邵路教授團(tuán)隊(duì)在該工作中率先提出多酚分子焊接策略完美結(jié)合了有機(jī)聚合物和無機(jī)多孔材料的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物鏈、金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)以及兩相界面的精準(zhǔn)調(diào)控。多酚的特殊粘附性導(dǎo)致自具微孔聚合物鏈的僵化以及堆積密度的增加，提高其篩分能力；中空的金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)減少其傳質(zhì)阻力，改善氣體滲透性。不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)互相協(xié)同，打破傳統(tǒng)聚合物材料中氣體滲透性與選擇性此消彼長的限制。相關(guān)論文《多功能多酚焊接推動(dòng)高效膜法碳捕集》（Boosting Membrane Carbon Capture via Multifaceted Polyphenol-mediated Soldering）發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）上。

基于多酚分子焊接策略的新型碳捕集膜合成示意圖

  原文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41467-023-37479-9 

2.“入地”的“膜”法：雙機(jī)理驅(qū)動(dòng)高性能氧化石墨烯復(fù)合膜

  水資源短缺是危及人類社會(huì)安全，制約人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的世界性難題。開發(fā)高效水處理用分離膜材料，實(shí)現(xiàn)地表淡水的循環(huán)利用是緩解這一重大危機(jī)的關(guān)鍵性舉措之一。二維材料氧化石墨烯（GO）組裝形成的分離膜具備區(qū)別于傳統(tǒng)分離膜的高效傳質(zhì)/分離通道結(jié)構(gòu)，有望突破目前的分離膜滲透選擇性上限，是構(gòu)筑下一代高性能分離膜的理想材料。然而，氧化石墨烯膜較差的離子選擇性和水中穩(wěn)定性一直是制約其走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵性難題。

雙機(jī)理驅(qū)動(dòng)氧化石墨烯框架膜制備及分離原理示意圖

  論文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202302931 

3.“下�！钡摹澳ぁ狈ǎ盒滦汀爸鲃�(dòng)抗污染”油水分離膜

  海上原油泄漏和工業(yè)含油廢液排放對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成重大威脅，并嚴(yán)重破壞全球水-食物-能源鏈條。合成制備超親水和水下超疏油高性能分離材料是實(shí)現(xiàn)油水分離的有效策略，并已在含油廢水處理中得到應(yīng)用。其分離原理主要依靠材料具有超親水性，水可以順利通過材料內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)，在材料表面形成水化層，防止油通過。微孔和高比表面積所產(chǎn)生的毛細(xì)力可以產(chǎn)生破乳作用，有利于乳液與水分離。然而，現(xiàn)有的親水改性方法雖然能夠賦予分離膜一定程度的抗污染性能，但依然無法實(shí)現(xiàn)抗高粘性原油和原油水乳液的高效分離問題。其根本原因在于，傳統(tǒng)的“被動(dòng)抗污染”機(jī)理難以實(shí)現(xiàn)膜表面厚實(shí)穩(wěn)定的水合層以及在油分子與膜表面足夠的空間位阻，因此不足以產(chǎn)生抵御高粘性原油污染的能力。

分離膜抗油污染機(jī)理示意圖

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38419-3