《Nature Materials》：只需一张膜，邻/间/对位二甲苯分离不再愁，分离因子60，创造世界新记录
近日，浙江师范大学含氟新材料研究所肖强研究员与国际著名膜科学家、美国工程院院士M. Tsapatsis教授团队合作，在国际顶级刊物《Nature Materials》上以全文（Article）形式发表了题为“One-dimensional intergrowths in two-dimensional zeolite nanosheets and their effect on ultraselective transport”的研究论文，并同刊得到了国际顶尖科学家J. Caro教授和J. Kärger教授的推荐点评。
工业中混合物的分离约占到整个世界总能耗的10~15%，发展低能耗的工业分离过程始终是科技界的重要使命。沸石分子筛膜以其多孔性、耐溶胀、分子筛分等特性，在溶剂除水和气体分离方面展现了很好的分离效率，取得了重要应用。采用沸石分子筛膜对沸点相近的烃类（如二甲苯）异构体进行分离，有望在大幅降低能耗的基础上实现高效分离，一直是科学界和产业界的研究热点。MFI型沸石分子筛是一种广泛应用的催化剂和吸附剂，其孔径介于对二甲苯（PX）和邻二甲苯（OX）之间，非常适合二甲苯异构体的分离。
对二甲苯（PX）是聚酯工业的重要原料，广泛应用于纤维、胶片、薄膜、树脂和饮料等食用品包装的生产，是芳烃产业链的基础化工原料。高性能MFI沸石膜的成功研发有望大幅降低二甲苯异构体混合物的分离能耗，对PX行业持续健康发展具有重要意义。
团队前期研究结果表明，通过剥离多层MFI沸石（ML-MFI）可以制得开孔、可分散的二维（2D）MFI纳米片，将其沉积在载体上直接制备了具有异构体分离性能的MFI沸石膜。研究团队对2D MFI纳米片做了进一步电子显微学研究，首次在2D MFI纳米片上发现了共生的一维（1D）MEL沸石，通过计算模拟表明2D MFI中的1D MEL具有更刚性的孔结构，能产生更高的选择性。以此为指导，实验上制备了MFI沸石膜，对非稀释等摩尔的对/邻二甲苯混合物分离显示了前所未有的分离性能，在300℃下，PX通量达到0.5×10-3 mol m-2 s-1，分离因子为60，创造了新的世界记录，极大地推动了MFI沸石膜的产业化进程。
现代科学研究越来越注重多学科、全领域合作，该工作凝聚了多位材料合成、电子显微学、计算机化学、膜分离领域研究人员持续共同努力。含氟新材料研究所肖强研究员与国际著名膜科学家、美国工程院院士M. Tsapatsis教授团队一直在沸石膜领域开展合作，本工作是继合作研究MFI沸石纳米片膜（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7184）之后的又一标志性成果。
该工作得到了国家自然科学基金面上项目（21471131）和浙江省中青年学科带头人项目的资助。
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0581-3
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