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沸石纳米管问世:有望用于膜分离、催化、传感等领域
2022年01月29日 发布 分类:技术前沿 点击量:355
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沸石是一种含有水架状结构的铝硅酸盐矿物,最早发现于1756年。瑞典矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现有一类天然铝硅酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为沸石。由于沸石的晶体结构中有许多空腔(笼)和连接空腔的通道,因此常用作分子筛,可以吸取或过滤其他物质的分子。

4A分子筛

4A分子筛

到目前为止,沸石已被制成3D或2D材料。不过就在最近,沸石又有了一种新形态——佐治亚理工学院、斯德哥尔摩大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员在设计合成来组装二维沸石材料的过程中,意外发现了具备纳米管(1D)形状的晶体分子筛,他们将该研究结果发表在1月6日的《科学》杂志上。

沸石纳米管的优势

前面提到了沸石可以作为分子筛使用,这主要得益于它的晶体多孔结构,可利用不同大小、形状和连接的孔隙来区分不同大小的分子,从而把不需要的分子从需要的分子中分离出来。

而这种意外诞生的、从未在自然界中出现及被合成过的新型一维沸石材料,不仅拥有多孔壁,而且具有管状结构。佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院的首席研究员兼教授Sankar Nair说沸石纳米管可以用来制造全新类型的纳米级组件,它可以控制质量、热量或电荷的传输,不仅可以控制管道的长度,还可以通过穿孔壁进出。

沸石纳米管

为了探清这种沸石纳米管的形成原理,研究人员对纳米管的结构进行了研究,发现纳米管壁有一种独特的、从未在3D或2D沸石中见过的原子排列方式,正是这种排列方式使得沸石形成一维管而不是二维或三维材料。这种新型纳米管独特且定义明确的结构为设计沸石纳米材料提供了令人兴奋的想法和机会,斯德哥尔摩大学的联合研究员Tom Willhammar说。通过进一步的工作,我们希望能够获得不同孔径、形状和化学性质的沸石纳米管。

目前研究人员已经看到了这种材料在许多实际应用的潜力“沸石纳米管独特结构属性使得它在膜分离、催化、传感和质量或能源设备中具有很大的应用潜力佐治亚理工学院的Christopher W. Jones教授说“同时这种材料可能会有独特的机械性能,使其就像碳纳米管一样在复合材料中得到应用。

 

资料引用自

科学:2022年1月6日DOI: 10.1126 / science.abg3793

 

粉体圈Coco编译

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