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新材料:水电两用的新型神奇MOF膜

2018-09-14 16:20:26     来源:钜大LARGE

虽然海水中含有多种矿物,但却很难将其中一种分离出来。不过现在,来自澳大利亚和美国的一组科学家们研发出了一种全新的海水淡化技术,它不仅能让通过该种技术出来的海水能够饮用而且还能收集到可用于电池生产的锂离子。


而这一技术的关键就是金属有机框架(MOFs),其拥有任何已知材料的最大内表面积。从理论上来讲,这样一种材料光一克展开后能够覆盖一个足球场,同时其复杂内部结构能使MOFs是捕捉、储存和释放分子的完美对象。

新材料:水电两用的新型神奇MOF膜

最近的研究发现,这种材料能够让MOFs在碳排放海绵、高精度化学传感器和城市水过滤器找到运用。


眼下最常用的水过滤技术则是反渗透膜,其原理相当简单:膜的孔隙能让水分子通过但对于大部分污染物则不行。然而这一技术的一大问题就在于其需要相对较高的压力将水压过去才行。


但MOF膜却拥有更强的选择性和高效性。来自莫纳什大学、CSIRO和奥斯汀德州大学的科研人员就研发出了这样一种膜。这一设计灵感来自于生物细胞膜的“离子选择性”,它能让特定的离子通过。除此之外,这种过滤膜还不需要像反渗透膜那样需要强大的外力。


除了干净的饮用水之外,MOF膜还能收集到锂离子。该膜可以起到从海水中去除盐分和同时分离金属离子的双重功能。


反过来,这可能有助于解决两个紧迫的问题:与当前海水淡化技术相关的巨大成本和能源消耗、全球移动设备和电动汽车电池需求的增长,都将得到有效的解决。


此外,这种技术还将能应用到工业废水的过滤。MOF是高度多孔的材料,由金属离子中心和有机”接头"组成,组织成晶体3D结构。


它们以体积单位拥有任何已知材料的最大内表面积,它们复杂的内部结构使其成为捕获和储存分子的理想选择。化学家可以使用不同的材料制作轮毂和接头,从而设计出具有不同特性的单个MOF。


其实际应用上也有很大的市场需求,从气体储存和空气过滤器到用于保护士兵免受化学侵袭的伤口和织物的抗菌材料等,巨大的商业潜力也值得大家关注。


这项研究发表在《ScienceAdvances》杂志上。


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