近日，我校聚烯烃工业研究团队取得了多项新的研究成果。

配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 祝涣钧 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 吴凌志 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 郑毅 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 王梓 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 武辰禹 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 覃玲 化学与化工学院 副教授 多功能配位聚合物材料的合成及应用研究 四、项目简介 配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。它具有多样的拓扑结构，并且稀疏多孔，密度较低。这些特点使得它在吸附，催化，储能的各个方面有着优良的效果。 本项目主要目的在于合成钴/镍基配位聚合物，选择合适的有机配体与金属离子钴/镍通过配位键构筑得到钴镍基配位聚合物，利用单晶衍射、元素分析、红外光谱等方法对其结构及组成进行表征，或者通过合成和掺杂的方式，调控它的析氢性能，设计出高催化活性和稳定性、低成本的非贵金属催化剂。 项目组成员通过设计选择有机配体与金属离子，通过溶剂热方法合成了多种金属有机框架材料，并将其热解得到衍生材料。通过线性伏安扫描法等多种实验方法测试了它们的电催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始电位为-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通过掺杂Zn2+后，过电位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我们还合成了一种对金属离子（Fe3+）与抗生素（加替沙星）有明显检测效果的锌基材料，可作为多功能探针检测水中金属离子和抗生素的残余量。由于化合物没有催化位点，我们通过掺杂钴金属的方式，改善了它的电催化析氢性能，使它具有较低的初始电位(-423 mV)、较低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和较好的循环稳定性。 项目为研究高性能和稳定性的HER电催化剂及金属离子和抗生素荧光探针材料的设计合成提供了可行的思路。

本发明公开了一种提高分子筛膜通量的方法，对在含有聚合物的载体（如纯有机载体或有机-无机复合载体）表面合成的分子筛膜进行加热处理，从而达到提高分子筛膜渗透通量的目的。先在载体表面制备分子筛膜，然后将膜材料整个置于加热炉内，按一定速率升温到一定温度后保持一段时间，然后再按一定速率降温至常温；将进行过加热处理的分子筛膜用于渗透汽化分离，与未处理的分子筛膜相比，膜的通量有明显提高。也可以在制备分子筛膜之前，对载体进行同样的热处理。本发明的热处理没有使分子筛膜产生额外缺陷，操作简单，分离性能提高显著，对分子筛膜的修饰有普遍适用性。

丁二烯是产量最大的化工产品之一，其生产过程中需要耗费大量的能量和有机溶剂对成分复杂的C4烃类混合物进行蒸馏分离。利用多孔材料进行吸附分离是一种潜在的高效分离提纯方法，但分子较小、极性较大的丁二烯容易被吸附，在脱附过程中不但容易被残留的其它C4烃类污染，而且容易受热聚合。我们前期已经发现可以利用合理设计的超微孔亲水多孔材料对C2烃类实现反常的极性选择。针对丁二烯分子柔性显著小于其它链状C4烃类的特点，我们希望能进一步通过特殊的孔道形状控制这些柔性客体分子的构型，利用构型变化的能量差获得反常的吸附选择性和最优的C4烃类吸附分离顺序。形状尺寸合适的离散孔洞最有利于控制柔性客体分子的构型和并反转吸附选择性，而连续的孔道对客体分子的吸附扩散又是必须的。通过模拟计算,发现具有准离散孔洞的柔性多孔材料MAF-23在两种要求中取得平衡，实现了反常而且最优的C4烃类混合物吸附分离顺序。常温常压下将丁二烯、丁烯、异丁烯和丁烷混合物通过MAF-23填充的固定床吸附装置后，吸附最弱的丁二烯最先流出而且纯度很容易达到99.9%，同时可避免常规纯化方法中因加热而产生的丁二烯自聚问题。

本发明涉及一种微流控芯片制作技术，主要用于高分子聚合物材质微流控芯片制作，其特征在于利用CNC雕刻机直接加工微流控设备，即利用数控软件进行微流控芯片的通道设计，得到相应的雕刻路径，编写雕刻用代码；将雕刻代码导入控制CNC雕刻机的软件中，对要进行制作的高分子聚合物材料进行制作；图案制作结束后，根据不同要求，封接芯片，即可得到功能化的微流控设备。 成果亮点 技术特点：极大的降低高分子聚合物微流控芯片的制作成本，简单易用，快速制备，有利于芯片的大批量生产，并能灵活的调节芯片微通道深度，有利于实现微流控芯片器件的功能多样化，克服了现有技术制作微流控芯片设备成本高、制作效率低、难以实现芯片通道深度多样化的缺点，排除了人为因操作熟练程度造成的偏差和人力的消耗。

本项目涉及到功能聚合物的分子设计与制备，并将功能聚合物应用于外墙外保温浆料及其它预拌砂浆，如抗裂砂浆、自流平砂浆、装饰砂浆、柔性腻子和界面剂等化学建材中，以上统称为聚合物改性砂浆，属于高分子合成、化学建材和节能材料领域。聚合物改性砂浆是指具有特殊功能如抗裂、高粘结性能、防水抗渗和装饰性的砂浆。为达到这些特殊功能，应当在无机胶凝材料—水泥中添加某些功能聚合物。本项目以聚合物改性砂浆的应用要求入手，运用聚合物分子设计和高分子乳液合成新方法，系统研究制备了不同组分结构、不同分子量、不同玻璃化转变温度、不同粒径的功能聚合物乳液，并通过喷雾干燥设备的合理选型、参数控制和工艺过程的改进，成功地将聚合物乳液制得可再分散胶粉。可再分散胶粉可以很好还原聚合物乳液的主要性能。

近年来，磁振子电子学在信息计算和信息传输领域表现出了极具价值的应用潜力。磁振子电子学利用以磁振子为载体的电子自旋进动来实现信息处理，有望实现无热量产生、低耗散的信息传输，相比于传统意义上通过操纵电荷来实现信息的处理的微电子学具有无可比拟的巨大优势。磁振子电子学领域的进展很大程度上依赖于能够有效传输磁振子的新材料的发现，而获得长距离的磁振子输运始终是磁振子电子学研究的重中之重。与通常的三维磁性绝缘体（如Yttrium Iron Garnet）相比，二维尺度下的磁振子被理论预言有很多的新颖物理效应，例如自旋能斯特效应，拓扑磁振子，以及外尔磁振子等。 在最新的研究文章中，量子材料科学中心韩伟课题组在二维磁性体系中展开工作并取得了重要进展，观测到了二维反铁磁体系中磁振子的长距离输运。MnPS3晶体是一种层状反铁磁材料，利用机械剥离手段得到了二维的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制备了用于测量磁振子输运的非局域器件，器件结构如图A所示。器件左侧Pt电极通过热方法来注入磁振子，右侧Pt电极探测在二维MnPS3中扩散传输的磁振子。在二维反铁磁MnPS3中，实验上观测到了几微米的磁振子扩散长度。并且从图B中可以看出，随着注入端和探测端距离的增加，探测到的非局域信号表现出e指数衰减的形式，跟一维漂移扩散模型的理论模型一致。在此基础上，他们还系统研究了MnPS3厚度对磁振子弛豫性质的影响。随着MnPS3厚度从40nm降低至8nm，磁振子弛豫长度由4μm减小到1μm（图C），这可能是由较薄的MnPS3中较强的表面杂质散射效应导致的。 该文章中的结果具有重要的学术价值：二维材料中的磁振子输运实现为二维磁性材料在磁振子电子学的应用与发展奠定了基础，也有望推动磁振子在量子尺度下的新颖量子物理性质研究。图：二维反铁磁体系中磁振子输运研究。（A）二维反铁磁MnPS3中的磁振子输运测量结构示意图。（B）自旋信号R_NL^*随电极间距的依赖关系，与理论预言的e指数衰减吻合。（C）磁振子弛豫长度随MnPS3厚度的依赖关系。 该工作于2019年2月7日在线发表于物理学术期刊Physical Review X上(Phys. Rev. X 9, 011026 (2019) )。 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011026。该工作由韩伟研究员设计和指导完成，北京大学量子材料科学中心2015级博士生邢文宇为文章第一作者，物理学院2015级本科生邱露颐为第二作者（今年9月份将去哈佛大学读博士），韩伟研究员为文章通讯作者。本工作的顺利完成得到了量子材料科学中心贾爽教授和谢心澄院士的合作帮助，以及国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的支持。

复合铁酶促活性污泥强化污水生物脱氮除磷技术从改进生物脱氮除磷活性污泥絮体结构为切入点，采用人工调控技术手段，强化铁离子在电子传递体系中电子传递作用与酶促反应的激活剂作用，提高脱氮除磷微生物的生化反应代谢活性与适应外界环境因素变化的能力，提高生物脱氮除磷效率，解决污水生物脱氮除磷系统存在的固有矛盾与瓶颈问题。       该技术不仅大大提高生化反应系统微生物活性（DHA、ETS 与 SOUR 分别提高 30%左右），而且提高了城市污水脱氮除磷效率与系统运行稳定性，与普通活性污泥生物脱氮除磷系统相比较，其生物脱氮与除磷效率分别可提高10%、25%左右，特别在解决低温硝化影响问题上具有突破性进展，系统抗低温能力得到明显增强（在反应温度 10℃条件下，系统硝化效率可以保持 70%以上，同时除磷效率达到 90%）。