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哈工大邵路教授课题组ACS AMI:MOF个头有问题?打点多巴胺!助力碳捕集!
2021-03-10  来源:科技

图1 多巴胺调节ZIF-8制备混合基质膜示意图


  混合基质膜被认为是最具有发展前景的气体分离膜之一。ZIF-8作为金属有机框架(MOF)材料的代表,被广泛应用于混合基质膜填料。近日,哈尔滨工业大学教授、英必威app体育皇家化学会会士、城市水资源与水环境必威app体育家重点实验室成员邵路教授团队,巧妙的引入多巴胺,在室温下,在水溶液中一步合成单分散的ZIF-8(ZIF-8-DA)。


图2 多巴胺调节ZIF-8成核机理研究,(a, b)ZIF-8,(c, d)ZIF-8-DA


  多巴胺(DA)与Zn (NO3)2·6H2O混合后加入到2-甲基咪唑溶液中,作为2-甲基咪唑的竞争配体,可以有效抑制ZIF-8的成核速率,从而实现ZIF-8的均相成核和生长,通过三段式结晶过程形成单分散的ZIF-8-DA纳米晶,其结构为菱形十二面体。


图3 不同多巴胺浓度调节的ZIF-8扫描电子显微镜图,(a) 0 mg/mL (b) 0.5 mg/mL (c) 1.0 mg/mL (d) 2.0 mg/mL (e) 3.0 mg/mL (f) 4.0 mg/mL.


  多巴胺浓度超过2.0 mg/mL时,对ZIF-8的调节有明显效果,但浓度过大(4.0 mg/mL)时,多巴胺聚合形成厚聚多巴胺层,反而影响粒子的分散。选取适宜的多巴胺浓度(2.0 mg/mL),可促进原位形成聚多巴胺(pDA) 在颗粒表面进行修饰,显著提高了ZIF-8纳米粒子与必威app体育基体的相容性。


图4 气体分离性能


  由于ZIF-8-DA具有良好的单分散结构和表面装饰,所制备的ZIF-8-DA/Matrimid纳米在气体选择性和渗透性方面同时表现出了改善,打破了传统必威app体育膜渗透性和选择性之间的传统“此消彼长”效应。


  哈尔滨工业大学与化学学院邵路教授为该论文的通讯作者,姜旭赫?姗为共同第一作者。


  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c22910


  作者介绍:

  邵路教授:http://homepage.hit.edu.cn/shaolu  或 https://publons.com/researcher/1307969/lu-shao/publications/

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