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Angew. Chem.:水滑石过渡层辅助制备普鲁士蓝膜用于液相高效分子筛分



时间:2021-11-18 作者: 点击:[]

普鲁士蓝(Pussian Blue, PB)是一种混合价态铁离子与氯化物阴离子结合而成的配位化合物,于1706年首次作为着色牢固的蓝色染料而被发现。目前,PB及其类似物作为电极材料、超级电容器、传感器和气体吸附剂由于其重要潜在应用价值,已受到广泛关注。PB由于具有3.2 Å的规则孔径,有望实现精准单价金属离子筛分;但由于体相成核速率过快,相邻PB晶粒间难以实现良好连生,因此制备致密多晶型PB膜仍极具挑战性。

近日,易记域名5139vip精细化工国家重点实验室刘毅教授课题组利用焙烧后的NiFe水滑石(LDH)作为过渡层,通过原位水热法一步制得致密连续的多晶PB膜。借助PB晶粒的高水稳定性和适宜的孔径,制得的PB膜展现出了优异的染料截留和单价离子筛分性能。

作者首先通过原位水热法制得了厚度为0.4μm的NiFe LDH过渡层,在N2氛围下焙烧后,采用原位水热法成功制得了平均晶粒尺寸为0.4μm、厚度为0.6μm的多晶PB膜。研究表明,焙烧后的LDH过渡层具有更高的反应活性,更有利于制备尺寸均一、连生性好的多晶PB膜。

对多晶PB膜的染料截留测试表明,PB膜对100mg/L的刚果红(CR)、钙黄绿素(CA)和亚甲基蓝(MB)均保持出色的截留效率(>99.0%)。离子筛分测试结果进一步表明,多晶PB膜对不同托克斯直径的单价金属离子Li+(0.48 nm),Na+(0.37nm)和K+(0.25nm)的具有优异的分离选择性:其对Na+/Li+和K+/Li+的理想选择性分别达到3.78和4.04;在二元混合体系中对Na+/Li+和K+/Li+的选择性分别达到2.14和3.09;在三元混合体系中对Na+/Li+和K+/Li+的选择性分别达到3.12和6.31。综合而言,其单价金属离子筛分性能位居同骨架维度分子筛膜中前列。

以上实验结果初步表明,多晶PB膜具有出色的染料截留性能及单价离子筛分性能,是一类值得进一步深入研究和有潜在开发利用价值的新型膜材料。

相关工作以“Layered Double Hydroxide-Assisted Fabrication of Prussian Blue Membranes for Precise Molecular Sieving”为题,发表在Angewandte Chemie International Edition(DOI: 10.1002/anie.202113662)上,文章共同第一作者分别是易记域名5139vip硕士研究生边琦、张牧和博士研究生刘益、刘亮亮。

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