Angew. Chem.：水滑石過(guò)渡層輔助制備普魯士藍(lán)膜用于液相高效分子篩分
普魯士藍(lán)(Pussian Blue, PB)是一種混合價(jià)態(tài)鐵離子與氯化物陰離子結(jié)合而成的配位化合物，于1706年首次作為著色牢固的藍(lán)色染料而被發(fā)現(xiàn)。目前，PB及其類(lèi)似物作為電極材料、超級(jí)電容器、傳感器和氣體吸附劑由于其重要潛在應(yīng)用價(jià)值，已受到廣泛關(guān)注。PB由于具有3.2 ?的規(guī)則孔徑，有望實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)單價(jià)金屬離子篩分；但由于體相成核速率過(guò)快，相鄰PB晶粒間難以實(shí)現(xiàn)良好連生，因此制備致密多晶型PB膜仍極具挑戰(zhàn)性。
近日，大連理工大學(xué)精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉毅教授課題組利用焙燒后的NiFe水滑石(LDH)作為過(guò)渡層，通過(guò)原位水熱法一步制得致密連續(xù)的多晶PB膜。借助PB晶粒的高水穩(wěn)定性和適宜的孔徑，制得的PB膜展現(xiàn)出了優(yōu)異的染料截留和單價(jià)離子篩分性能。
作者首先通過(guò)原位水熱法制得了厚度為0.4μm的NiFe LDH過(guò)渡層，在N2氛圍下焙燒后，采用原位水熱法成功制得了平均晶粒尺寸為0.4μm、厚度為0.6μm的多晶PB膜。研究表明，焙燒后的LDH過(guò)渡層具有更高的反應(yīng)活性，更有利于制備尺寸均一、連生性好的多晶PB膜。
對(duì)多晶PB膜的染料截留測(cè)試表明，PB膜對(duì)100mg/L的剛果紅(CR)、鈣黃綠素(CA)和亞甲基藍(lán)(MB)均保持出色的截留效率(>99.0%)。離子篩分測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步表明，多晶PB膜對(duì)不同托克斯直徑的單價(jià)金屬離子Li+(0.48 nm)，Na+(0.37nm)和K+(0.25nm)的具有優(yōu)異的分離選擇性：其對(duì)Na+/Li+和K+/Li+的理想選擇性分別達(dá)到3.78和4.04；在二元混合體系中對(duì)Na+/Li+和K+/Li+的選擇性分別達(dá)到2.14和3.09；在三元混合體系中對(duì)Na+/Li+和K+/Li+的選擇性分別達(dá)到3.12和6.31。綜合而言，其單價(jià)金屬離子篩分性能位居同骨架維度分子篩膜中前列。
以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步表明，多晶PB膜具有出色的染料截留性能及單價(jià)離子篩分性能，是一類(lèi)值得進(jìn)一步深入研究和有潛在開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的新型膜材料。
相關(guān)工作以“Layered Double Hydroxide-Assisted Fabrication of Prussian Blue Membranes for Precise Molecular Sieving”為題，發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition（DOI: 10.1002/anie.202113662）上，文章共同第一作者分別是大連理工大學(xué)碩士研究生邊琦、張牧和博士研究生劉益、劉亮亮。
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