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聚合物纳米膜提高化工效率,孔径最小可至 0.2 nm
橡塑人家 / 时间:2022-09-07 11:09:44

贤集网9月2日讯:来自伦敦玛丽女王大学、伦敦帝国理工学院、美国埃文斯顿西北大学和德国比勒费尔德大学的一组研究人员开发了一种新型聚合物纳米膜,其具有对齐的超分子大环分子。

这些新型纳米膜的特性表明它们将提高广泛用于化学和制药领域的分离技术的有效性。

分子分离占传统化学和制药制造所用能源的 45-55%。

这些程序必须在很大程度上或完全被创新的分离策略所取代,这些策略利用先进的膜技术使这些过程更有效、更实惠、更环保,因此更可持续。

该研究小组的研究结果发表在《自然》杂志上,该研究结果表明,他们对齐的超分子大环聚合物纳米膜在卓越和高选择性过滤性能方面优于目前用于化学和制药行业的传统聚合物纳米膜。传统的聚合物纳米膜孔径范围大,没有精确调节的方法。

分子设计的大环排列成在这种新型聚合物纳米膜中形成亚纳米孔,对于尺寸差异小至 0.2 nm 的分子,它是非常有效的过滤通道。

研究人员展示了如何使用选择性功能化的大环分子,其中具有高反应性基团的上边缘在交联反应期间选择性地直立,可用于排列和对齐这些微观空腔。

掠入射广角 X 射线散射 (GI-WAXS) 可用于确认纳米膜中大环的定向构造。

这可以证明使用不同的环糊精特性以埃精度利用不同的纳米孔直径的想法,并且还有助于在超高真空中的高分辨率原子力显微镜下观察亚纳米大环孔。

这些纳米膜显示出比商业最先进的膜更高的乙醇渗透性和分子选择性,并用于高价值药物分离以浓缩大麻二酚 (CBD) 油作为概念的实际证明。

为了制造具有纳米孔的膜,可以提供精确、快速和节能的分子分离,这一独特的概念提供了实用的技术。

“对 CBD 衍生药物的需求迅速增长,因为它们在治疗抑郁症、焦虑症和癌症方面非常有效。目前用于从提取物中分离 CBD 分子的最先进技术既昂贵又耗能。”

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膜可以提供具有成本效益和能源效率的替代方案,但需要准确分离 CBD 和溶解在提取溶剂中的其他类似尺寸的天然成分。因此,精确控制膜孔径对于这一机会至关重要。

“在我们的工作中,对齐的大环膜的孔径可以在埃精度下进行精确调整,与商业基准膜相比,这使得溶剂传输和 CBD 的富集度提高了一个数量级。这扩展了在需要精确分子选择性的高价值行业中应用膜的巨大潜力, ”江博士说。

他总结道:“如果没有我们在美国和德国的合作者的贡献,这项工作肯定是不可能完成的。他们提供了显示大环排列的关键证据(美国的 GIWAXS 技术)和排列的大环孔的可视化(德国的 AFM 技术)。他们的结果对于验证分子设计和提供对这些膜的基本理解很重要,我们将在未来寻求更多合作机会。”