記者11日從西安建筑科技大學(xué)獲悉，該校環(huán)境與市政工程學(xué)院、陜西省膜分離技術(shù)研究院王磊教授團隊發(fā)現(xiàn)具有不同層間距的二維膜在離子篩分過程中表現(xiàn)出了不同分離效應(yīng)，并實現(xiàn)對二維分離薄膜毛細通道11.5—20.0埃米內(nèi)精確調(diào)控。其相關(guān)成果《精確控制Al13-Ti3C2Tx薄膜內(nèi)受限通道尺寸實現(xiàn)可調(diào)性離子篩分》近日于國際權(quán)威期刊《美國化學(xué)學(xué)會·納米》在線發(fā)表。

膜分離的精密離子篩分技術(shù)在環(huán)境與資源等領(lǐng)域的多個細分研究上均具有重要意義，特別是對于具有復(fù)雜離子體系的鹽湖鹵水中鋰、鉀等離子資源的提取與純化，離子的精確、快速分離效率非常關(guān)鍵，是目前膜分離技術(shù)方向的前沿課題，其中二維分離薄膜內(nèi)的大量受限毛細通道對薄膜分離性能的作用至關(guān)重要。由于水溶液中的離子插層會導(dǎo)致二維薄膜產(chǎn)生溶脹現(xiàn)象，致使受限通道難以穩(wěn)定維持適于離子篩分的艾米級尺寸，進而導(dǎo)致離子篩分性能降低。

王磊教授團隊長期致力于膜分離的精密離子篩分技術(shù)的研究。今年7月，其有關(guān)研究成果于國際著名期刊《自然通訊》在線發(fā)表，在此成果基礎(chǔ)上，科研人員選取二維納米Ti3C2Tx材料作為分離薄膜的構(gòu)筑單元，通過在相鄰納米片之間引入Keggin羥基鋁柱離子，發(fā)現(xiàn)具有不同層間距的二維膜在離子篩分過程中表現(xiàn)出了不同分離效應(yīng)，并得到了二維Ti3C2Tx薄膜具有良好的一價/多價離子篩分性能的層間距離特征值。成功地實現(xiàn)了通道的尺寸在11.5—20.0埃米范圍內(nèi)精確調(diào)控。

據(jù)王磊教授團隊博士生朱甲妮和博士后王琎介紹，研究人員針對性地選擇了具有不同通道尺寸的薄膜分別嘗試了在海水淡化以及冶金工業(yè)廢水酸回收方向的應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)本研究構(gòu)筑的Ti3C2Tx薄膜表現(xiàn)出了優(yōu)于商用高分子傳統(tǒng)薄膜的分離性能。此項研究成果對實現(xiàn)工業(yè)廢水凈化、工業(yè)廢液中提取貴稀金屬資源具有重要的支持作用。

《ACS Nano》是美國化學(xué)協(xié)會(ACS)出版社旗下納米材料科學(xué)領(lǐng)域的頂級期刊，該期刊是當(dāng)前國際化學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域最具影響力的綜合性刊物之一。

(史俊斌 馬長蕊)