記者11日從西安建筑科技大學獲悉，該校環境與市政工程學院、陜西省膜分離技術研究院王磊教授團隊發現具有不同層間距的二維膜在離子篩分過程中表現出了不同分離效應，并實現對二維分離薄膜毛細通道11.5—20.0埃米內精確調控。其相關成果《精確控制Al13-Ti3C2Tx薄膜內受限通道尺寸實現可調性離子篩分》近日于國際權威期刊《美國化學學會·納米》在線發表。
膜分離的精密離子篩分技術在環境與資源等領域的多個細分研究上均具有重要意義，特別是對于具有復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鍵，是目前膜分離技術方向的前沿課題，其中二維分離薄膜內的大量受限毛細通道對薄膜分離性能的作用至關重要。由于水溶液中的離子插層會導致二維薄膜產生溶脹現象，致使受限通道難以穩定維持適于離子篩分的艾米級尺寸，進而導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的研究。今年7月，其有關研究成果于國際著名期刊《自然通訊》在線發表，在此成果基礎上，科研人員選取二維納米Ti3C2Tx材料作為分離薄膜的構筑單元，通過在相鄰納米片之間引入Keggin羥基鋁柱離子，發現具有不同層間距的二維膜在離子篩分過程中表現出了不同分離效應，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。成功地實現了通道的尺寸在11.5—20.0埃米范圍內精確調控。
據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廢水酸回收方向的應用研究，發現本研究構筑的Ti3C2Tx薄膜表現出了優于商用高分子傳統薄膜的分離性能。此項研究成果對實現工業廢水凈化、工業廢液中提取貴稀金屬資源具有重要的支持作用。
《ACS Nano》是美國化學協會(ACS)出版社旗下納米材料科學領域的頂級期刊，該期刊是當前國際化學、材料科學領域最具影響力的綜合性刊物之一。(記者 史俊斌 通訊員 馬長蕊)
關鍵詞： 二維分離薄膜毛細通道
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