刘毅教授课题组：水滑石过渡层辅助制备普鲁士蓝膜用于液相高效分子筛分

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普鲁士蓝(Pussian Blue, PB) 是一种混合价态铁离子与氯化物阴离子结合而成的配位化合物，于1706年首次作为着色牢固的蓝色染料而被发现。目前，PB及其类似物作为电极材料、超级电容器、传感器和气体吸附剂由于其重要潜在应用价值，已受到广泛关注。PB由于具有3.2 Å的规则孔径，有望实现精准单价金属离子筛分；但由于体相成核速率过快，相邻PB晶粒间难以实现良好连生，因此制备致密多晶型PB膜仍极具挑战性。
        近日，大连理工大学精细化工国家重点实验室刘毅教授课题组利用焙烧后的NiFe水滑石 (LDH) 作为过渡层，通过原位水热法一步制得致密连续的多晶PB膜。借助PB晶粒的高水稳定性和适宜的孔径，制得的PB膜展现出了优异的染料截留和单价离子筛分性能。

单价离子筛分性能

        作者首先通过原位水热法制得了厚度为0.4 μm的NiFe LDH过渡层，在N2氛围下焙烧后，采用原位水热法成功制得了平均晶粒尺寸为0.4 μm、厚度为0.6 μm的多晶PB膜。研究表明，焙烧后的LDH过渡层具有更高的反应活性，更有利于制备尺寸均一、连生性好的多晶PB膜。
        对多晶PB膜的染料截留测试表明，PB膜对100 mg/L的刚果红(CR)、钙黄绿素(CA)和亚甲基蓝(MB)均保持出色的截留效率(>99.0%)。离子筛分测试结果进一步表明，多晶PB膜对不同托克斯直径的单价金属离子Li+(0.48 nm)，Na+(0.37nm) 和 K+(0.25 nm)的具有优异的分离选择性：其对Na+/Li+和K+/Li+的理想选择性分别达到3.78和4.04；在二元混合体系中对Na+/Li+和K+/Li+的选择性分别达到2.14和3.09；在三元混合体系中对Na+/Li+和K+/Li+的选择性分别达到3.12和6.31。综合而言，其单价金属离子筛分性能位居同骨架维度分子筛膜中前列。
        以上实验结果初步表明，多晶PB膜具有出色的染料截留性能及单价离子筛分性能，是一类值得进一步深入研究和有潜在开发利用价值的新型膜材料。
         相关工作以“Layered Double Hydroxide-Assisted Fabrication of Prussian Blue Membranes for Precise Molecular Sieving”为题，发表在Angewandte Chemie International Edition（DOI: 10.1002/anie.202113662）上，文章共同第一作者分别是大连理工大学硕士研究生边琦、张牧和博士研究生刘益、刘亮亮。              


        文章来源：大连理工大学
        刘毅，1983年出生，教授，理学博士，曾获德国洪堡学者，日本高度人才计划，中国科学院院长优秀奖，辽宁省优秀毕业生以及中国科学院三好学生标兵等系列荣誉称号与奖励。2005年于大连理工大学精细化工专业获得学士学位，2012年于中科院大连化学物理研究所物理化学专业获得博士学位。2012-2014年于德国汉诺威大学做洪堡学者，2015-2016年于日本京都大学iCeMS研究所从事博士后研究工作，2016年10月起经破格评定任职于大连理工大学化工学院。长期从事新型高性能分子筛膜材料的合成与应用研究。先后在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、ChemSusChem、J. Mater. Chem. A.、Chem. Commun.及ACS Appl. Mater. Interf.等国际学术期刊发表论文二十余篇，并多次受邀在国际学术会议做大会报告。长期担任Mater. Horiz., Chem. Eur. J., Chem. Commun., J. Mater. Chem. A等国际学术期刊审稿人。