近日，我校含氟新材料研究所肖強研究員與國際著名膜科學家、美國工程院院士M. Tsapatsis教授團隊合作，在國際頂級刊物《Nature Materials》上以全文（Article）形式發(fā)表了題為“One-dimensional intergrowths in two-dimensional zeolite nanosheets and their effect on ultraselective transport”的研究論文，并同刊得到了國際頂尖科學家J. Caro教授和J. Kärger教授的推薦點評。

 工業(yè)中混合物的分離約占到整個世界總能耗的10~15%，發(fā)展低能耗的工業(yè)分離過程始終是科技界的重要使命。沸石分子篩膜以其多孔性、耐溶脹、分子篩分等特性，在溶劑除水和氣體分離方面展現(xiàn)了很好的分離效率，取得了重要應(yīng)用。采用沸石分子篩膜對沸點相近的烴類（如二甲苯）異構(gòu)體進行分離，有望在大幅降低能耗的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高效分離，一直是科學界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點。MFI型沸石分子篩是一種廣泛應(yīng)用的催化劑和吸附劑，其孔徑介于對二甲苯（PX）和鄰二甲苯（OX）之間，非常適合二甲苯異構(gòu)體的分離。

 對二甲苯（PX）是聚酯工業(yè)的重要原料，廣泛應(yīng)用于纖維、膠片、薄膜、樹脂和飲料等食用品包裝的生產(chǎn)，是芳烴產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)化工原料。高性能MFI沸石膜的成功研發(fā)有望大幅降低二甲苯異構(gòu)體混合物的分離能耗，對PX行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

 團隊前期研究結(jié)果表明，通過剝離多層MFI沸石（ML-MFI）可以制得開孔、可分散的二維（2D）MFI納米片，將其沉積在載體上直接制備了具有異構(gòu)體分離性能的MFI沸石膜。研究團隊對2D MFI納米片做了進一步電子顯微學研究，首次在2D MFI納米片上發(fā)現(xiàn)了共生的一維（1D）MEL沸石，通過計算模擬表明2D MFI中的1D MEL具有更剛性的孔結(jié)構(gòu)，能產(chǎn)生更高的選擇性。以此為指導，實驗上制備了MFI沸石膜，對非稀釋等摩爾的對/鄰二甲苯混合物分離顯示了前所未有的分離性能，在300℃下，PX通量達到0.5×10^-3 mol m^-2 s^-1，分離因子為60，創(chuàng)造了新的世界記錄，極大地推動了MFI沸石膜的產(chǎn)業(yè)化進程。