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中国科大刘江涛教授团队 ACS Nano:调控自支撑共价有机框架薄膜实现一价阳离子筛分

高分子科技  · 公众号  · 化学  · 2024-09-30 12:43

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日益增长的对能储材料的需求使得从盐湖、卤水和海水中提取一价阳离子变得更为迫切。特别是对锂电池的需求不断增长,激发了科研工作者们对从含有K+,Na+,Li+或Mg2+的离子混合体系中提取Li+的兴趣。Li+和Mg2+的尺寸和电荷差异明显,众多可实现Li+/Mg2+有效分离的工作已被报道。然而,相同的价态、亚纳米级的离子尺寸,以及不同一价离子之间的埃级差异(<2 Å),使得从一价阳离子混合体系中提取Li+成为最具挑战性的课题之一。目前最先进的材料展现出相对较低(<5)的Li+/Na+和Li+/K+分离因子,这远不能令人满意。


图1 界面聚合过程中溶剂影响自支撑COF膜的合成和筛分性能


近期,中国科学技术大学环境科学与工程系刘江涛教授团队通过界面聚合溶剂调控从相同的醛和氨单体制备了两种不同的自支撑共价有机框架(COF)薄膜(图1)。调控COF孔通道从随机排列变为垂直排列,COF膜的分离精度得到极大提高。亚纳米孔径,垂直孔通道,优异的孔环境和柔韧性,本研究首次将自支撑COF膜的应用拓展至一价阳离子筛分领域并成功实现盐湖提锂。


在限域通道内,归因于孔口筛分作用和孔内的离子-通道壁相互作用(图2),具有垂直排列的孔通道和微米级堆积厚度的COF膜可助力Li+快速传输,Li+/K+和Li+/Na+的选择性分别可达38.7和7.2。该研究不仅揭示了溶剂调控COF膜取向和层堆叠的机制,而且为开发Li+离子富集膜提供了有力方向。该工作以“Covalent Organic Framework Membranes with Regulated Orientation for Monovalent Cation Sieving”为题发表在《ACS Nano》上。文章第一作者是中国科学技术大学博士生孙倩。该研究得到了国家重点研发计划、国家青年人才计划、国家自然科学基金、双一流中央高校科研基金等项目的支持。


图2Li+在COF亚纳米级限域通道内选择性的快速传输机理


原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c10558



【中科大海优团队招副高+博士后】


一、岗位待遇
(1)特任副教授/副研究员:待遇一事一议
(2)博士后墨子一等资助:年薪≥36
博士后墨子二等资助:年薪≥26
(3)中科院特别研究助理:中科院资助60万,学校匹配20万,可用于薪酬发放、科研及访问交流等支出
(4)国家博士后创新人才计划:国家资助63万元/2年,40万元为日常经费,20万元为科研经费,3万元为国际交流经费
(5)【中德博士后项目】【香江学者计划】【澳门青年学者计划】在博后待遇基础上累积
(6)博士后出站可申请转副教授/副研究员,获得国家优秀青年科学基金可转特任教授。可使用校内的一系列高水平研究平台(如国家同步辐射实验室、合肥微尺度国家实验室、中科院城市污染物转化重点实验室等)迅速开展工作,取得学术成果。
(7)子女入学:子女入读中科大附属幼儿园-小学-初中-高中(安徽省顶尖教育质量)。
(8)住房保障:学校提供人才房,价格远低于市场价,精装修+产权;另外学校过渡住房(两室一厅带全套家具),若在校外租房,学校提供租房补贴。

二、岗位要求
专业背景包括但不限于:有机化学、无机化学、高分子化学与物理、环境科学与工程等,有分离膜科学与技术相关经验,在膜领域内公认期刊已发表过英文文章,有良好的团队合作精神,符合中国科学技术大学博士后管理的规定。另每年招收多名博士、硕士、联培生、课题生、留学生等。

三、团队介绍
刘江涛,博导,特任教授(海外引进国家高层次人才+中科院人才计划入选者),课题组研究方向聚焦于新型分离膜材料在环境生态、能源资源、生命健康等领域的基础和应用研究,包括二维共价有机框架材料COF、金属有机框架材料MOF、多孔材料POC/PAF/HOF/PIM/HOF等,广泛用于碳捕集碳中和、海水淡化、污水处理、雾霾净化、油水分离、血液净化、气体CO2分离等领域。目前发表文章有Science子刊Science Advances (3), 材料领域期刊Advanced Materials (3), Angew, ACS Nano(2), Journal of Materials Chemistry A, 膜分离领域期刊Journal of Membrane Science, 环境领域期刊Environmental Science & Technology, Journal of Hazardous Materials等,申请专利10项,其中已获授权专利8项。目前担任Advanced Membranes, Carbon Capture Science & Technology(CCST)青年编委等职务。
课题组网站
https://www.x-mol.com/groups/liu_jiangtao/people
环境系网页
http://ese.ustc.edu.cn/2021/0624/c26804a514296/page.htm

. 应聘方式
符合上述条件的应聘人,请将个人简历发送至邮箱[email protected](邮件题目注明“姓名-毕业院校-应聘副高/博士后


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