近日，哈尔滨工业大学化工与化学学院教授、城市水资源与水环境国家重点实验室成员邵路团队在碳捕集以及水处理膜领域取得系列成果，以唯一通讯作者两个月内连续发表三篇顶刊!
近年来，全球碳排放迅速增加，大气中的二氧化碳含量达到创纪录水平，环境问题日益凸显。在此严峻形势下，我国提出碳达峰、碳中和的气候目标。高效的碳捕获技术是减少碳排放和二氧化碳进一步催化转化的前提和基础，是实现“双碳”目标的关键技术。气体膜分离技术因其低成本且易操作的优势对碳捕集产业发展、缓解全球气候变化具有重要意义。邵路教授团队在该工作中率先提出多酚分子焊接策略完美结合了有机聚合物和无机多孔材料的优势，实现对聚合物链、金属有机框架结构以及两相界面的精准调控。多酚的特殊粘附性导致自具微孔聚合物链的僵化以及堆积密度的增加，提高其筛分能力；中空的金属有机框架结构减少其传质阻力，改善气体渗透性。不同的结构特点互相协同，打破传统聚合物材料中气体渗透性与选择性此消彼长的限制。相关论文《多功能多酚焊接推动高效膜法碳捕集》（Boosting Membrane Carbon Capture via Multifaceted Polyphenol-mediated Soldering）发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。
https://www.nature.com/articles/s41467-023-37479-9 2.“入地”的“膜”法：双机理驱动高性能氧化石墨烯复合膜水资源短缺是危及人类社会安全，制约人类社会可持续发展的世界性难题。开发高效水处理用分离膜材料，实现地表淡水的循环利用是缓解这一重大危机的关键性举措之一。二维材料氧化石墨烯（GO）组装形成的分离膜具备区别于传统分离膜的高效传质/分离通道结构，有望突破目前的分离膜渗透选择性上限，是构筑下一代高性能分离膜的理想材料。然而，氧化石墨烯膜较差的离子选择性和水中稳定性一直是制约其走向实际应用的关键性难题。针对此难题，邵路教授团队设计了新方法构筑双机理驱动的氧化石墨烯复合膜。通过“后部”界面聚合，在氧化石墨烯膜中构筑特定的聚酰胺交联网络并赋予分离膜表面正电性，从而协同增强氧化石墨烯膜对金属离子的尺寸筛分和静电排斥能力，实现了对水中金属离子的高效去除。得益于电荷排斥效应和尺寸筛分效应的协同作用，此研究工作中所制备的新型氧化石墨烯复合框架膜在具备高渗透性的同时表现出优异的离子选择性。同时，合成的新型氧化石墨烯框架膜具有稳定性高、抗污染能力强及长期使用性能优异的特点。相关论文以《精密离子分离用双机理驱动超快渗透氧化石墨烯框架膜》（Ultra-Permeable Dual-Mechanism-Driven Graphene Oxide Framework Membranes for Precision Ion Separations）为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）期刊。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202302931 3.“下海”的“膜”法：新型“主动抗污染”油水分离膜海上原油泄漏和工业含油废液排放对生态系统和人类健康构成重大威胁，并严重破坏全球水-食物-能源链条。合成制备超亲水和水下超疏油高性能分离材料是实现油水分离的有效策略，并已在含油废水处理中得到应用。其分离原理主要依靠材料具有超亲水性，水可以顺利通过材料内部的孔隙结构，在材料表面形成水化层，防止油通过。微孔和高比表面积所产生的毛细力可以产生破乳作用，有利于乳液与水分离。然而，现有的亲水改性方法虽然能够赋予分离膜一定程度的抗污染性能，但依然无法实现抗高粘性原油和原油水乳液的高效分离问题。其根本原因在于，传统的“被动抗污染”机理难以实现膜表面厚实稳定的水合层以及在油分子与膜表面足够的空间位阻，因此不足以产生抵御高粘性原油污染的能力。针对此难题，邵路教授团队设计了具有“主动抗污染”新机理的超亲水微滤膜，通过模拟天然大丽花叶片成分和结构在微滤膜表面构筑特殊的迷宫型褶皱微球，增加膜表面与水分子的接触面积，协同增强膜表面的水合层和空间位阻效应。同时，新型超亲水膜在死端过滤和错流过滤多种表面活性剂稳定的油水乳液时，可实现较高的分离通量和极低衰减速率。新型分离膜具有超强的抗原油污染能力，能抵御高粘性原油的初始黏附、迁移和聚集。该研究中提出的新思路也可应用于抗油织物等多种高性能材料的合成制备，具有普适性。相关论文以《防止高粘度原油迁移聚积的超亲水膜表面调控》（Surface Manipulation for Prevention of Migratory Viscous Crude Oil Fouling in Superhydrophilic Membranes）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上。
https://www.nature.com/articles/s41467-023-38419-3 邵路教授为英国皇家化学会会士、黑龙江省杰出青年科学基金获得者、中国化工学会分子辨识分离工程专委会委员，任领域内多个国际权威期刊编委（Journal of Membrane Science、NPJ Clean Water、Advanced Membranes）、顾问编委（ACS ES&T Engineering）等职务，连续入选“中国高被引学者”。邵路教授团队长期从事膜材料与膜分离的研究，先后在碳捕集气膜、耐有机溶剂分离膜、水处理纳滤/超滤/微滤及特种分离膜方向取得了系列突破性成果，其团队的研究成果已经在多个企业规模化应用，为习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的思想和我国“碳达峰、碳中和”的庄严承诺提供先进的技术支撑。邵路教授曾获得省部级奖励一等奖3项、二等奖2项，已经以通讯/第一作者在Sci. Adv.、Nat. Comm.、PNAS、Angew. Chem.等高影响力国际期刊上发表论文170余篇，Google scholar引用12600余次，H因子71，以第一发明人获授权国家专利30项。主页: http://homepage.hit.edu.cn/shaolu
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