中化新網(wǎng)訊 5月11日，南京工業(yè)大學(xué)金萬勤教授團隊等通過數(shù)學(xué)、化學(xué)、材料等多學(xué)科的交叉研究，構(gòu)筑了具有完美晶格孔的金屬有機骨架(MOF)分離膜，可實現(xiàn)高效分子篩分。

　　MOF是新一代分子篩膜材料，制備具有完美晶格孔的MOF膜仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)，長期以來一直未能取得突破。金萬勤團隊等通過數(shù)學(xué)、化學(xué)、材料等多學(xué)科的交叉研究，發(fā)現(xiàn)幾何學(xué)中的球致密堆積問題，可用于指導(dǎo)構(gòu)筑完美的MOF晶格及其分離膜。他們建立了預(yù)測晶格缺陷的概率模型，并提出了高概率理論配位策略，通過控制膜合成條件增加有機配體和金屬團簇間的碰撞概率，構(gòu)筑了無晶格缺陷的完美晶體膜結(jié)構(gòu)。

　　他們利用超低劑量高分辨電子顯微成像技術(shù)，首次直接觀察到MOF膜中的晶格缺陷及其被消除后的完美晶格結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，無晶格缺陷的MOF膜僅允許小于晶格孔的分子快速通過，而大于晶格孔的分子或離子被截留，從而實現(xiàn)了水和離子的高效分離，以及性能高于文獻報道1~2個數(shù)量級的甲醇/碳酸二甲酯共沸物分離，極具工業(yè)應(yīng)用前景。

　　受幾何學(xué)啟發(fā)提出的高概率理論配位策略，不僅實現(xiàn)了完美晶格孔道的成功構(gòu)筑及其高效分子尺度分離，還為精確操縱晶格缺陷以調(diào)控亞納米限域空間尺寸及其分子傳輸提供了新路徑。該工作也為探索多學(xué)科交叉研究創(chuàng)造先進材料提供了范式參考。