納米孔晶體材料傳質(zhì)研究取得新進(jìn)展

中科院大連化物所甲醇制烯烴國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室葉茂研究員、劉中民院士團(tuán)隊(duì)在納米孔晶體材料傳質(zhì)研究中取得新進(jìn)展。

納米孔晶體材料在非均相催化和化學(xué)品分離等過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，常見的納米孔晶體材料有各類分子篩和金屬有機(jī)骨架材料(MOF)等。由于納米孔道的尺寸限制，在這類材料中客體分子的傳質(zhì)過(guò)程非常復(fù)雜，且對(duì)很多催化反應(yīng)與分離過(guò)程有著決定性的影響。長(zhǎng)期以來(lái)客體分子在晶體孔道內(nèi)的擴(kuò)散被認(rèn)為是其傳質(zhì)速率的控制步驟。但實(shí)際上，由于材料所處外部環(huán)境的變化，以及材料表界面存在的天然缺陷等原因，客體分子在進(jìn)入晶體內(nèi)部孔道之前，在表界面處也存在傳質(zhì)阻力。常規(guī)方法不能獨(dú)立測(cè)量納米孔晶體材料表界面?zhèn)髻|(zhì)阻力系數(shù)和晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)，測(cè)量到的結(jié)果實(shí)際上是一種表觀擴(kuò)散系數(shù)，其同時(shí)包含了表界面的傳質(zhì)阻力與孔道內(nèi)擴(kuò)散阻力的影響，很難直接用于納米孔晶體材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

研究團(tuán)隊(duì)推導(dǎo)了一種計(jì)算客體分子在納米孔晶體材料表界面?zhèn)髻|(zhì)阻力的方法。采用該方法能夠從簡(jiǎn)單的客體分子吸收速率曲線直接計(jì)算出材料表界面?zhèn)髻|(zhì)速率與晶體孔道內(nèi)擴(kuò)散速率。核磁共振實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可靠性。

該方法為定量研究客體分子在納米孔晶體材料內(nèi)的傳質(zhì)過(guò)程開辟了一條簡(jiǎn)單方便的途徑，具有較強(qiáng)的普適性，能夠用于分子篩和MOF等納米孔晶體材料的傳質(zhì)研究。

(來(lái)源：科學(xué)網(wǎng))