近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所無機膜與催化新材料研究組研究員楊維慎、副研究員班宇杰團隊提出以簡單“零維分子”——2-甲基咪唑（mim）為基元，構(gòu)筑高選擇性分子篩膜，實現(xiàn)氫氣（H2）和二氧化碳（CO2）分子的有效分離。該“零維”分子篩膜在高純H2獲取及CO2捕獲中具有重要應(yīng)用潛力。

　　分子篩膜一般由納米孔材料（例如沸石、金屬-有機骨架）等制備得到。其本征孔結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)分子傳輸分離，在高效、低能耗化工分離領(lǐng)域發(fā)揮重要作用?，F(xiàn)有研究的經(jīng)典分子篩膜是以三維微米晶?；蚨S納米片為主要構(gòu)筑基元，但是由于基元間屬“弱連接”，晶間缺陷不可避免，因此分子篩膜分離的選擇性受到限制。

　　該工作中，科研人員借助具有開放金屬位的活性基層，誘導(dǎo)mim蒸氣分子在活性基層上定向“著陸”，實現(xiàn)“零維分子”的有序組裝，形成高度取向的超分子陣列膜（Supramolecule array membrane, SAM），即“零維”分子篩膜，可利用該分子篩膜的埃米級分子間隔，實現(xiàn)精確篩分具有微小尺寸差異的H2（0.289nm）和CO2（0.33nm）分子。研究發(fā)現(xiàn)，“零維”分子篩膜中的構(gòu)筑基元憑借超分子的相互作用有序聚集，可消除經(jīng)典分子篩膜的晶間缺陷，與目前性能最優(yōu)的分子篩膜相比，其H2和CO2的分離選擇性提高了一個數(shù)量級?！傲憔S”分子篩膜以“零維分子”直接作為基元構(gòu)筑新一代分子篩膜，該理念變革了傳統(tǒng)分子篩膜的構(gòu)筑基元類型、微觀堆砌模式和分離傳輸通道，對分子篩膜發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

　　相關(guān)研究成果以High-selective Supramolecule Array Membrane Made of Zero-dimensional Molecules for Gas Separation為題，發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會重大項目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”等項目的支持。

SAM氣體滲透性質(zhì)