哈爾濱工業(yè)大學化工與化學學院邵路教授入選國家級高層次人才（特聘教授）、英國皇家化學會會士（FRSC）、國家重點研發(fā)國合項目負責人，任npj Clean Water ( Nature 合作期刊）副主編、Journal of Membrane Science編委、中國化工學會分子辨識分離工程專委會委員等職。邵路教授在高通量低碳環(huán)保分離膜方向進行了二十余年系統(tǒng)研究，研究團隊2023年在碳捕集膜、納濾膜、多孔膜改性方向主要成果包括Science (1篇，唯一通訊）、Nature Communications (2篇)、Science Advances （1篇）、Angewandte Chemie International Edition (2篇)、Advanced Materials (1篇)、Engineering（2篇）、Science Bulletin（1篇）等。
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1、Science：《冰限域合成高度離子化三維準層狀聚酰胺納濾膜》（Ice-confined synthesis of highly ionized 3D-quasilayered polyamide nanofiltration membranes）
傳統(tǒng)的聚酰胺（PA）納濾膜選擇層在多孔載體上通過界面聚合（IP）形成。由于在界面聚合形成PA過程中，有機胺和酰氯的聚合反應速率比胺在有機相溶液中的擴散速率快，這種不受控制的擴散和快速聚合形成了具有多尺度、孔徑不均一的PA選擇層，因此，通過傳統(tǒng)擴散主導的界面聚合難以實現(xiàn)理想的納濾膜結(jié)構(gòu)。
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi9531
邵路教授團隊在該工作中率先提出多酚分子焊接策略完美結(jié)合了有機聚合物和無機多孔材料的優(yōu)勢，實現(xiàn)對聚合物鏈、金屬有機框架結(jié)構(gòu)以及兩相界面的精準調(diào)控。多酚的特殊粘附性導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。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37479-9
海上原油泄漏和工業(yè)含油廢液排放對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成巨大威脅，嚴重破壞全球水-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現(xiàn)油水分離的有效策略，已在含油廢水處理中得到應用。其分離原理是，依靠材料的超親水性，讓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，以阻止油的通過。微孔和高比表面積所產(chǎn)生的毛細力可產(chǎn)生破乳作用，有利于乳液與水分離。然而，現(xiàn)有親水改性方法雖能賦予分離膜一定程度的抗污染性能，但依然無法實現(xiàn)抗高粘性原油和原油水乳液的高效分離。其根本原因在于，傳統(tǒng)的“被動抗污染”機理難以實現(xiàn)膜表面厚實穩(wěn)定的水合層以及在油分子與膜表面沒有足夠的空間位阻，不足以產(chǎn)生抵御高粘性原油污染的能力。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38419-3
水資源短缺是危及人類社會安全、制約可持續(xù)發(fā)展的世界性難題。開發(fā)出高效水處理用分離膜材料是緩解這一重大危機的關鍵性舉措之一。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)筑新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應用的關鍵性難題。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202302931
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202315607
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202306626
通過構(gòu)造聚乳酸和聚氧化乙烯水凝膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并控制靜電紡絲參數(shù)并設計非對稱膜結(jié)構(gòu)，得到了高滲透通量、高分離效率且可生物降解的超親水聚乳酸納米纖維膜。聚氧化乙烯水凝膠的使用使膜表面與水分子之間形成的氫鍵數(shù)量增加了357.6 %，這將聚乳酸基疏水膜轉(zhuǎn)化為超親水膜，防止了膜污染并加速了乳化液通過膜的滲透。該研究中所提出的新策略為聚合物油水分離膜的制備提供新思路，具有廣闊的應用前景。在分離性能上，所制備的超疏水納米纖維膜對含有表面活性劑的水包正辛烷乳液有著優(yōu)異的分離性能。其中，H-PLA-AS膜對于水包正辛烷乳液分離的滲透通量為2.1×104 L?m-2?h-1?bar-1，分離效率高于99.6%，明顯優(yōu)于大多數(shù)現(xiàn)有的油水分離膜。并且，該膜在水溶液中能夠形成大量氫鍵，將蛋白酶K存在下的生物降解速率有效提高30%以上，推動了膜分離技術在應用中的高效化和綠色化發(fā)展。
原文鏈接：ttps://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh8195
9、Engineering：《用于離子分離的Janus帶電結(jié)構(gòu)的單價陽離子交換膜》（Monovalent Cation Exchange Membranes with Janus Charged Structure for Ion Separation）
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809922000133
工業(yè)排放的含有多價金屬離子和有毒染料的酸性廢水對生態(tài)系統(tǒng)和公眾健康構(gòu)成了嚴重的威脅。高效、環(huán)保、可持續(xù)凈化的納濾技術由于其合適的孔徑（0.5 nm 到 2 nm）被認為是處理酸性廢水的理想技術。其中聚氨酯基（PU）材料由于其相對惰性的結(jié)構(gòu)特征和較高的氫鍵度，表現(xiàn)出良好的耐溶劑性、機械和化學穩(wěn)定性，在耐酸納濾方面表現(xiàn)出良好的前景。然而，在傳統(tǒng)界面聚合方法制備聚氨酯選擇層的過程中，由于劇烈的縮合反應速率選擇層孔徑分布不均勻；此外，異氰酸酯容易與水相體系發(fā)生副反應，產(chǎn)生小分子胺和二氧化碳破壞選擇層完整性。因此需要更長的反應時間和更厚的選擇層以實現(xiàn)精確的篩分作用，從而導致了通量和篩分效果之間不可避免的“trade-off” 難題。
- 川大李旭東/陳君澤、港城大譚超良團隊 Adv. Mater.: 多酚-氨基酸縮合物庫用于超高載藥量納米藥物的高通量連續(xù)流生產(chǎn) 2025-02-12
- Science：AI和高通量結(jié)合的逆向分子設計加速材料發(fā)現(xiàn) 2024-12-14
- 迪肯大學類偉巍教授團隊 Adv. Funct. Mater.: 液相重組芳綸納米纖維助力超高通量納濾膜 2024-01-07
- 浙大徐志康/張超/楊皓程團隊 Nat. Commun.: 離子液體介導界面聚合連續(xù)調(diào)控聚酰胺納濾膜的表面荷電性 2024-03-18
- 鄭州大學許群/崔鑫煒、阿爾伯塔大學曾宏波 Nat. Commun.：分子限域傳輸新現(xiàn)象 2023-10-26
- 哈工大邵路教授團隊 Science：“膜”法世界的冰雪奇緣 - 冰限域合成高度離子化三維準層狀聚酰胺納濾膜 2023-10-15
- 華南理工大學瞿金平院士/張桂珍教授團隊 Matter：微三明治結(jié)構(gòu)多孔膜用于持久高效被動輻射冷卻 2024-09-26
