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最新中稿作品
标题
Engineering In Situ Catalytic Cleaning Membrane Via Prebiotic-Chemistry-Inspired Mineralization
DOI
https://doi.org/10.1002/adma.202306626
作者
Xiaobin Yang, Yajie Wen, Yangxue Li, Linlin Yan, Chuyang Y. Tang, Jun Ma, Seth B. Darling, Lu Shao
近日，哈工大城市水资源与水环境国家重点实验室成员、化工与化学学院邵路教授团队提出前生命化学衍生的仿生矿化表面改性新方法，构筑原位催化清洁膜。该合成制备过程温和、普适、无污染，可在室温水溶液体系中进行，在开发新型功能材料领域具有广阔应用前景。
相关论文以《前生命化学启发矿化制备原位催化清洁膜》（Engineering in-situ catalytic cleaning membrane viaprebiotic-chemistry-inspired mineralization）为题发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。
压力驱动膜工艺在低碳废水处理和水净化中发挥着越来越重要的作用，它们与人类社会的可持续发展密切相关。污染物在膜/水溶液界面的吸附引起的膜污染限制了膜组件和设备的有效持久运行。因此，膜防污技术一直是膜水处理的关键。然而，在绿色温和的条件下构建具有优异抗污染性的高效催化清洁膜存在巨大挑战，特别是基于广泛使用的惰性疏水聚合物分离膜。
针对此难题，邵路教授团队提出前生命化学衍生的仿生矿化表面改性新方法。在自然界中，前生命化学及生命起源分子衍生的多功能大分子合成，为自然进化提供了多样的化学库。
天然产生的大分子（蛋白质等）可在温和条件下介导矿物的形成和规则组装。鉴于此，该研究基于氨基丙二腈生命起源小分子，创新性地原位结合离子耦合作用，增强介导矿化效果，在室温水溶液体系中构筑自清洁催化分离膜。改性膜的表面及其极性分量得到大幅度提高，改性膜表现出超低的水下原油粘附力，同时集成了主动催化抗污染和耦合被动水合抗污染两种抗污染能力。
在错流过滤乳液分离连续测试过程中，对膜再生过程进行了品质因数评价。改性膜的原位膜再生品质因数是对照组的9倍，改性膜催化清洗时的再生品质因数是水力清洗时的5.7倍。
该研究发现，前生命化学衍生的离子耦合介导聚氨基丙二腈复合功能涂层具有普适的粘附性，适合聚四氟乙烯等多种惰性材料的功能化改性。
该研究工作获得国家自然科学基金、黑龙江省头雁团队原创探索基金、“博新计划”项目、城市水资源与水环境国家重点实验室自主课题等资助。
前生命化学衍生的仿生矿化改性制备新型催化清洁膜示意图
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