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中國科大劉江濤教授團隊 Sci. Adv.:基于三維酚酞分子構(gòu)建微孔聚芳酯膜用于精準分子篩分
2024-08-16  來源:高分子科技

  薄膜復合膜(TFC)由于其微觀結(jié)構(gòu)可控,在高附加值藥物成分的提取、分離和濃縮中逐漸取代了一些傳統(tǒng)技術(shù)。然而,為了提高分離過程中的分離效率,迫切需要設計出具有高滲透、高選擇性和擴展性的TFC膜。理想的膜材料應具有高的滲透性和截留性,并能在可行的膜面積內(nèi)并在可行的時間內(nèi)處理大量的溶劑。因此,選擇合適的反應單體起著至關(guān)重要的作用。酚酞由于其具有的經(jīng)濟性質(zhì)和廣泛的商業(yè)供應而成為一種可行的選擇。值得注意的是,由于其龐大的懸垂基團和非共面扭曲結(jié)構(gòu),酚酞被廣泛用作縮合聚合物的重要組成部分。各種基于酚酞的聚合物已被合成,包括聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚苯乙烯醚腈和聚芳醚腈等,它們具有優(yōu)異的機械性能、熱穩(wěn)定性、環(huán)境穩(wěn)定性。這些特性使酚酞成為一種用于提高TFC膜的結(jié)構(gòu)剛度和微孔隙度的很有前途的單體。


  高附加值活性藥物成分的合成通常需要在不同的有機溶劑中對目標化合物進行多步分子分離。傳統(tǒng)的液體分離工藝,如蒸餾或蒸發(fā),從有機溶劑中純化高附加值的溶質(zhì)需要相當大的成本和能源消耗。在分離、純化和濃縮過程中應用先進的膜技術(shù)是降低能耗、減少投資成本、提高經(jīng)濟效益的有效途徑。近期,中國科學技術(shù)大學環(huán)境科學與工程系劉江濤教授團隊,提出了一種全新的聚芳酯納濾膜,能實現(xiàn)對高附加值藥物的高效回收。團隊以廉價易得的TMC和具有扭曲結(jié)構(gòu)的酚酞作為反應單體,使用傳統(tǒng)的界面聚合方法成功制備了一系列高性能微孔聚芳酯納濾膜(圖1A)。通過精準調(diào)控,制備出了厚度低至30 nm且具有高微孔隙度的聚芳酯納濾膜(圖2)。有趣的是,與傳統(tǒng)的聚酰胺膜相比,聚芳酯膜具有更高的機械強度。此外,該膜的孔徑和結(jié)構(gòu)可以通過酚酞的羥基附近的側(cè)鏈基團(如甲基和異丙基)來調(diào)節(jié)(圖1B。分子動力學模擬進一步證明,用3D酚酞單體制備的聚芳酯膜具有可調(diào)節(jié)的微孔隙度和較高的孔隙連通性。實驗結(jié)果表明,TFC膜對有機溶劑系統(tǒng)中的有機微污染物具有較高的甲醇滲透率和精準的分子量截止值(MWCO≈289 Da)(圖3)。這項工作表明,合理的分子設計可以促進高性能膜材料的發(fā)展,真正實現(xiàn)工業(yè)環(huán)境中的分子分離。該工作以Microporous polyarylate membranes based on 3D phenolphthalein for molecular sieving為題發(fā)表在《Science Advances》上(Science Advances 2024, 10, eado7687)。文章第一作者是中國科學技術(shù)大學博士生研究生阿延,通訊作者為劉江濤教授。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家青年人才計劃、國家自然科學基金、雙一流中央高?蒲谢鸬软目的支持。


1. 基于3D酚酞分子制備高性能微孔聚芳酯納濾膜


2. 聚芳酯膜的形態(tài)和特征


聚芳酯膜的有機溶劑納濾性能


  原文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado7687


中科大海優(yōu)團隊招副高+博士


一、崗位待遇


(1)特任副教授/副研究員:待遇一事一議


(2)博士后墨子一等資助:年薪≥36

博士后墨子二等資助:年薪≥26


(3)中科院特別研究助理:中科院資助60萬,學校匹配20萬,可用于薪酬發(fā)放、科研及訪問交流等支出


(4)國家博士后創(chuàng)新人才計劃:國家資助63萬元/2年,40萬元為日常經(jīng)費,20萬元為科研經(jīng)費,3萬元為國際交流經(jīng)費


(5)【中德博士后項目】【香江學者計劃】【澳門青年學者計劃】在博后待遇基礎上累積


(6)博士后出站可申請轉(zhuǎn)副教授/副研究員,獲得國家優(yōu)秀青年科學基金可轉(zhuǎn)特任教授。可使用校內(nèi)的一系列高水平研究平臺(如國家同步輻射實驗室、合肥微尺度國家實驗室、中科院城市污染物轉(zhuǎn)化重點實驗室等)迅速開展工作,取得學術(shù)成果。


(7)子女入學:子女入讀中科大附屬幼兒園-小學-初中-高中(安徽省頂尖教育質(zhì)量)。


(8)住房保障:學校提供人才房,價格遠低于市場價,精裝修+產(chǎn)權(quán);另外學校過渡住房(兩室一廳帶全套家具),若在校外租房,學校提供租房補貼。


、崗位要求


專業(yè)背景包括但不限于:有機化學、無機化學、高分子化學與物理、環(huán)境科學與工程等,有分離膜科學與技術(shù)相關(guān)經(jīng)驗,在膜領域內(nèi)公認期刊已發(fā)表過英文文章,有良好的團隊合作精神,符合中國科學技術(shù)大學博士后管理的規(guī)定。另每年招收多名博士、碩士、聯(lián)培生、課題生、留學生等。


、團隊介紹


劉江濤,博導,特任教授(海外引進國家高層次人才+中科院人才計劃入選者),課題組研究方向聚焦于新型分離膜材料在環(huán)境生態(tài)、能源資源、生命健康等領域的基礎和應用研究,包括二維共價有機框架材料COF、金屬有機框架材料MOF、多孔材料POC/PAF/HOF/PIM/HOF等,廣泛用于碳捕集碳中和、海水淡化、污水處理、霧霾凈化、油水分離、血液凈化、氣體CO2分離等領域。目前發(fā)表文章有Science子刊Science Advances (3), 材料領域期刊Advanced Materials (3), Angew, ACS Nano, Journal of Materials Chemistry A膜分離領域期刊Journal of Membrane Science環(huán)境領域期刊Environmental Science & Technology, Journal of Hazardous Materials等,申請專利10項,其中已獲授權(quán)專利8項。目前擔任Advanced Membranes, Carbon Capture Science & Technology(CCST)青年編委,Polymers(IF=4.967)客座編輯。


課題組網(wǎng)站

https://www.x-mol.com/groups/liu_jiangtao/people

環(huán)境系網(wǎng)頁

http://ese.ustc.edu.cn/2021/0624/c26804a514296/page.htm


應聘方式


符合上述條件的應聘人,請將個人簡歷發(fā)送至郵箱jiangtaoliu@ustc.edu.cn(郵件題目注明“姓名-畢業(yè)院校-應聘副高/博士后

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(責任編輯:xu)
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