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关于超高通量分离膜的研究成果
纳米孔道的离子输运现象是材料科学和生物物理等领域研究的热点。当纳米孔道的尺度达到纳米即接近分子大小时，将会出现许多奇异的输运现象。研究这些输运现象对于了解细胞膜离子通道机制，制备新型高效分离设备淡化海水、处理污水，探索新型DNA测序方法等都有重要意义。基于核径迹高分子膜制备的纳米孔具有结构坚韧富有柔性并且可以高效大规模制备的优点，但是由于已沿用六十多年的传统化学蚀刻制备法不便可靠控制蚀刻速率，无法达到亚纳米尺度。刘峰和王宇钢课题组基于多年来核径迹纳米孔研究工作的基础（JACS，2008,2009；AFM, 2010,2011; EES, 2011等），首次通过高能重离子轰击高分子膜并进行充分紫外线照射，不进行蚀刻而成功制备亚纳米尺度的核孔膜 （Qi Wen, et al., Advanced Functional Materials，2016, Cover Highlights)。该膜具有超高离子选择性，比如阴阳离子选择性高达108，但导通量离实际应用尚有一定距离。事实上，选择性和通量对于所有离子分离膜都是一对难以调和的矛盾。2017年《Science》专门就此发表题为“Maximizing the right stuff: The trade-off between membrane permeability and selectivity”的长篇评述文章，指出分离膜研究的正确方向是要同时具有高选择性和高通量。通过优选高分子膜并利用新的制备工艺，刘峰、王宇钢课题组所获得的新型纳米尺度核孔膜，在保持碱金属离子与重金属离子高选择性的同时，将离子的输运率提高了3个数量级 （图A）。 这种纳米核孔膜的优异分离性能突破了传统的分离膜和氧化石墨烯等新型分离膜的局限 （图B）。与此同时，他们还建立了高分子纳米孔模型并通过分子动力学模拟揭示，一方面由于孔的半径在0.5纳米左右极大减少了脱水势垒的阻碍从而极大提高了输运量，同时由于部分脱水的离子和表面吸附的电荷之间的相互作用而保持了高选择性 （图C）。 这项研究揭示了纳米孔道的离子输运新机制，并且为突破高选择性和高输运率的矛盾提供了新的思路。通过该方法所制备的高分子膜在过滤重金属元素的水净化，制备新型电池等方面也有重要应用价值。
北京大学
2021-04-11
一种凝胶复合分离膜的制备方法
本发明公开了一种凝胶复合分离膜的制备方法。它包括如下步骤：1）将制膜聚合物、凝胶聚合物、致孔剂与溶剂混合，经机械搅拌充分溶解，脱泡、过滤后得到铸膜液，各组分重量百分比含量如下：制膜聚合物为10～30%；凝胶聚合物为1～5%；致孔剂为0～10%；溶剂为55～89%；2）将铸膜液经过成膜机涂布或挤出，浸入纯水浴中固化成型，得到初生聚合物膜；3）将初生聚合物膜在去离子水中充分清洗，再在空气中晾干，得到凝胶复合分离膜。本发明工艺简单，成本低，得到的凝胶复合分离膜在污水处理、水质净化、油水分离、蛋白质分离、微生物过滤、染料分离等膜分离领域具有广阔的应用前景。
浙江大学
2021-04-13
一种对于二氧化碳 (CO2) 还原反应具有高选择性和活性的电催化剂
开发出了一种基于钴酞菁（CoPc）分子的高性能CO 2 还原电催化剂材料。在纳米尺度上，CoPc分子通过强π-π相互作用均匀的附着在碳纳米管(CNT)外壁上，形成CoPc/CNT复合物。与CoPc分子相比，该复合物电催化剂显著提高了CO 2 还原为一氧化碳（CO，一种在大规模化工产品制造中广泛应用的重要工业气体）反应的电流密度并有效改善了催化剂的选择性以及稳定性。在0.1 M 碳酸氢钾 (KHCO 3 ) 电解质中进行电催化CO 2 还原时，CoPc/CNT复合催化剂能够在0.52 V的过电势下稳定地维持10mA cm -2 左右电流密度10小时以上，并且CO的法拉第效率始终保持在90%以上。在分子水平上，通过在CoPc分子上引入氰基（CN）,得到的CoPc-CN/CNT复合物电催化剂在0.1M KHCO 3 水相电解质中催化CO 2 还原为CO的法拉第效率在研究的电势区间内都达到95%以上。该CoPc-CN/CNT电催化剂能够在0.52V过电势下进一步提高CO 2 还原的电流密度至15mAcm -2 ，转化频率（Turnover Frequency, TOF）为4.1s -1 。该复合催化剂在电催化CO 2 还原中能够实现较高的电极电流密度(可媲美当前最好的非均相电催化剂)，同时维持单个催化位点的高活性(可媲美当前最好的分子体系电催化剂)。该项研究表明这种分子/纳米碳复合材料是一类非常诱人的能够转换过剩排放CO 2 为可再生燃料的电催化剂材料。
南方科技大学
2021-04-13
SARS-CoV-2的分型和传播研究
2020年3月5日，浙江大学、中山大学和圣路易斯大学合作，在medRxiv上上传了题为Genomic variations of SARS-CoV-2 suggest multiple outbreak sources of transmission 的研究成果成果，共分析了169个SARS-CoV-2基因组，发现根据突变位点（以MN938384.1为基准点的8750,、28112和 29063三个位点）主要可以分为两个类型，I型和II型。在29063位点的基础上，I型可以进一步分为IA 型和 IB 型。遗传学分析表明，IA型最可能是祖先型，II型可能由I型进化而来，在感染中占主导地位。结果表明，II型可能是SARS-CoV-2在武汉华南市场疫情的源头，而I型引起的疫情应该发生在其他地方，因为患者与市场没有直接联系。此外，通过分析三个基因组位点，区分I型和II型毒株，作者发现三个位点中的两个位点的同义变化比I型毒株具有更高的蛋白质转化效率，这或许可以解释为什么II型占主导地位，这意味着II型比I型更具传染性（可传播）。这些发现对目前的流行病预防和控制可能很有价值。点击查看原文
浙江大学
2021-04-10
热致相分离聚丙烯中空纤维膜制备技术
技术简介：
聚丙烯是廉价易得的热塑性聚合物，具有耐溶剂和耐细菌降解的优良性能。通过热致相分离的方法可以将聚丙烯制备成孔径为 0.1~0.3μm 不同孔径的中空纤维微孔膜。热值相分离法制备的膜具有孔径分布窄、孔隙率高，强度高和耐有机溶剂的特点。可用于海水淡化预处理、水处理、空气净化、液体调味剂和液体饮料除浊、膜蒸馏、膜萃取等过程中。通过降低稀释剂含量和调整制膜工艺，可以生产血液氧合器(人工肺)用膜，替代进口。
应用前景分析：
水是人类生存最主要的物质，随着社会进步和人民生活水平的提高，水用量增大、品质提高。膜法水处理是目前公认的成本最低的水处理技术，具有很好的应用前景。课题组可以提供成熟的热致相分离聚丙烯中空纤维膜制备技术。
经济效益预测：
聚丙烯是最廉价的膜材料，由聚丙烯生产的膜成本低于聚偏氟乙烯、聚砜等膜材料生产的膜，聚丙烯膜的生产具有较好的经济效益。
技术成熟度:产业化项目
天津大学
2021-04-11
一种用于乙醇胺(MEA)吸收解吸CO2的硫酸根协同磷钨酸双促进偏钛酸催化剂及制备方法和应用
本发明公开了一种用于乙醇胺(MEA)吸收解吸CO2的硫酸根协同磷钨酸双促进偏钛酸催化剂及制备方法和应用，该方法的特征在于采用成本低廉的钛酸乙酯，经搅拌静置沉淀过滤后，烘干得到偏钛酸固体。得到的偏钛酸先用磷钨酸修饰，然后再用硫酸盐浸渍。该方法制得的硫酸根协同磷钨酸双促进偏钛酸催化剂不仅能够有效催化解吸CO<subgt;2</subgt;，而且能够使解吸能耗降至较低的水平，在很大程度上解决了CO<subgt;2</subgt;解吸过程能耗高的问题。
南京工业大学
2021-01-12
CO和H2O一步制备油品新催化过程
首次 实现 将水汽迁移反应与费托合成反应成功 耦合 ， 构建了水汽迁移反应活性中心 Pt-Mo 2 C/C 和费托合成反应活性中心 Ru/C 。将两种催化剂 进行简单的物理混合，通过调节两种活性中心的 结构和 比例调控各自的反应速率。 实现了在低温 200 o C 的条件下，将 CO 和水 一步 直接转化制备油品的过程 。 该过程中费托反应的活性高达 8.7 mol -CH2- mol Ru -1 h -1 ，与在合成气（ H 2 /CO=2 ） 条件下 Ru/C 催化剂 的费托活性相当，且费托产物中 C5+ 油相产物的选择性接近 70% 。 对比双金属催化剂 RuPt-Mo 2 C/C 和物理混合催化剂的结果，发现两种活性金属 Pt 和 Ru 的结合形式在催化反应中起了十分重要的影响。当 Pt 和 Ru 形成 PtRu 合金后会同时削弱 WGS 和 FTS 两个反应的的活性，进而打破两个反应之间的动力学平衡。而当两种活性中心分别作用的时候则刚好使两个反应的动力学速率达到平衡，实现最优的 CO 和水转化制备油品的活性和选择性。
北京大学
2021-04-11
预防车内CO中毒的车载CO报警器
已有样品/n传统CO报警器，如电化学CO报警器、半导体CO报警器等不能满足车载CO报警器的需求，目前商业产品在高温下才能工作，需要长时间的预热，适用于工业使用或者大型公共设施场地使用，而不适应用作车载报警器。该项目在国际上首次制备出在室温下对于低浓度CO具有良好响应的陶瓷块体材料。由于陶瓷块体材料的可靠性，该产品可广泛应用于各种封闭或者半封闭环境中CO中毒报警，减少CO 中毒的悲剧。
武汉大学
2021-01-12
中药液体制剂的陶瓷膜分高在线耦合超声方法
【发 明 人】潘林梅；郭立玮；黄敏燕；朱华旭【技术领域】本发明涉及一种陶瓷膜分离的技术，特别涉及一种适用于陶瓷膜微滤中药液体制剂的膜分离方法。【摘要】 本发明公开了一种中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，步骤为：药液加压至膜组件中，调节陶瓷膜工作压力与温度，打开渗透液阀门，测定单位时间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐，陶瓷膜管处于功率为5～20W的超声中，工作压差为0.1～0.5MPa，药液温度范围为5～85℃。所述的超声由探头式超声发生器发生，超声探头进入陶瓷膜管的深度占陶瓷膜管总长的10～90％。药液为中药酒类液体制剂或以水为溶剂的中药液体制剂。可以在线控制膜污染、降低清洗频率、显著提高膜的分离效率。
南京中医药大学
2021-04-13
一种水凝胶改性聚合物分离膜的制备方法
本发明公开了一种水凝胶改性聚合物分离膜的制备方法.其步骤如下:首先将亲水性单体在紫外光辐照下初步聚合,得到亲水性预聚体,与聚合物,添加剂,和交联剂共混后经过成膜机涂布或挤出,得到初生聚合物膜;然后,将初生聚合物膜在紫外光辐照下交联聚合,得到水凝胶改性聚合物分离膜.本发明先将亲水单体制备成预聚体,提高其在成膜过程中的保留率,再通过后续交联,在膜本体及表面固定亲水凝胶层,使膜具有优异的亲水性和保水性.本发明与传统的膜改性法相比,亲水层以凝胶形式存在,亲水效果更佳,稳定性更好.
浙江大学
2021-04-13