哈工大化工與化學學院邵路教授作為通訊作者今年來已經(jīng)發(fā)表頂刊論文6篇，包括Science (1篇)、Nature Communications (2篇)、Science Advances (1篇)、Angew Chem. (1篇) 和剛剛發(fā)表的Advanced Materials （1篇）。接下來介紹一下邵路團隊Advanced Materials論文關(guān)于前生命化學啟發(fā)的“膜”法創(chuàng)新研究工作。
壓力驅(qū)動膜工藝在低碳廢水處理和水凈化中發(fā)揮著越來越重要的作用，它們與人類社會的可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。污染物在膜/水溶液界面的吸附引起的膜污染限制了膜組件和設(shè)備的有效和持久運行。因此，膜污染及防治一直是分離膜行業(yè)的痛點和研究熱點。膜污染后通常需要將膜片從分離設(shè)備中移出進行離線非原位清洗，但意味著顯著的經(jīng)濟和生產(chǎn)成本。而催化清潔膜憑借有效的環(huán)境刺激響應(yīng)可以實現(xiàn)對污染物的排斥和降解，為原位減輕膜污染提供了巨大的應(yīng)用潛力。然而，在綠色溫和條件下構(gòu)建高效催化清潔膜方面仍然存在巨大挑戰(zhàn)，特別是基于廣泛使用的惰性疏水聚合物分離膜。
圖1、前生命化學啟發(fā)礦化改性制備新型催化清潔膜示意圖
圖2、原位離子耦合相互作用模擬計算圖
該離子耦合介導礦化策略賦予新型礦化改性膜優(yōu)異的表面能和極性分量，改性膜表現(xiàn)出超低的水下原油粘附力。得益于主動催化防污協(xié)同被動水合防污，該離子耦合介導礦化膜在水包油乳液的錯流連續(xù)分離測試過程中表現(xiàn)出強大的原位再生功效以及較輕的膜污染。研究對膜原位再生的過程進行品質(zhì)因數(shù)評價，改性膜的原位再生品質(zhì)因數(shù)是對照組的9倍。結(jié)合測試結(jié)果和理論計算研究分析，氨基丙二腈分子可以與Mn2+產(chǎn)生強烈的相互作用，揭示了氨基丙二腈和Mn2+的原位離子耦合聚合過程為氧化錳礦化和生長提供了反應(yīng)性成核位點。而且研究發(fā)現(xiàn)離子耦合介導的聚氨基丙二腈復合功能涂層具有普適的粘附性，適合聚四氟乙烯等多種惰性高分子膜材料的功能化改性。研究中首次提出的前生命化學衍仿生礦化改性方法不僅能應(yīng)用于新型低碳分離功能膜的合成制備，還在構(gòu)建前生命化學啟發(fā)的多功能工程材料方向上具有廣闊的應(yīng)用前景。
邵路教授為哈工大長聘教授、英國皇家化學會會士、黑龍江省杰出青年科學基金獲得者、中國化工學會分子辨識分離工程專委會委員，任npj Clean Water 副主編（Nature 合作期刊）、Journal of Membrane Science、Advanced Membranes、ACS ES&T Engineering編委或顧問編委等職務(wù)，連續(xù)入選“中國高被引學者”榜單和全球前2%頂尖科學家榜單（最新2022年度國內(nèi)化學工程領(lǐng)域排名第11位）。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202306626
邵路教授主頁：http://homepage.hit.edu.cn/shaolu?lang=zh
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