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21
2026
-
05
Nat. Commun.: 从“少量纳米片”到高性能膜，拓扑转化打开沸石膜新路径
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背景
以沸石为代表的微孔晶体材料，因其*孔径与优异稳定性，在气体分离领域具有重要潜力。然而，实际应用长期受限于一个核心问题：膜结构缺陷多、性能受限。传统水热合成过程中，晶粒之间容易形成界面缺陷，导致分子筛分性能下降。虽然“种子层+二次生长”策略可以一定程度缓解这一问题，但其效果高度依赖种子层质量，而高质量纳米片的获取与利用又十分有限。尤其是适用于CO₂/CH₄、CO₂/N₂等体系的8元环沸石纳米片，更是长期缺乏*构筑方法，制约了高性能膜的发展。
创新
近日，南京工业大学周荣飞教授团队联合美国纽约州立大学布法罗分校于淼教授提出“拓扑转化与诱导协同策略”，实现从有限纳米片出发构筑高质量超薄沸石膜。该策略的核心在于利用异质沸石纳米片作为“母体”，在活性凝胶环境中通过拓扑转化诱导目标结构的快速生成。例如，以MFI纳米片为起点，通过结构转化构建CHA或MEL膜，使原本难以直接获得的目标纳米片结构得以*实现。与此同时，纳米片提供高覆盖率的种子层，活性凝胶则促进快速、均匀的成核与生长，从而形成连续、超薄且低缺陷的膜结构。得益于这一机制，所得CHA膜在CO₂分离中表现出突破性性能：CO₂渗透率高达约8800 GPU，CO₂/CH₄选择性超过1000，整体分离性能远超已有报道体系。同时，该方法具有良好的通用性，可在不同沸石体系之间实现转化，显著拓展了纳米片膜的构筑范围。
意义
该工作突破了“纳米片来源有限”这一长期瓶颈，通过拓扑转化策略将有限材料扩展为多种高性能膜结构，为微孔膜材料设计提供了全新思路。更重要的是，该方法实现了“超薄结构+低缺陷+高性能”的统一，使膜分离性能达到新的高度。在工程层面，该膜体系在CO₂捕集与天然气脱碳过程中可显著降低能耗与成本，展现出明确的应用前景。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/WP1-4XhF-b5WD1D5OF97UA
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