外国人发表科技成果论文

北京时间6月3日凌晨，国际顶尖学术期刊 Science 同时在线发表了 沙特 阿卜杜拉国王科技大学 在膜分离提炼石油、 纯化天然气领 域的突破性研究成果 。 阿卜杜拉国王科技大学 （KAUST）均为两篇论文的第一作者单位和唯一通讯作者单位。

阿卜杜拉国王科技大学 ，位于沙特吉达，是一所专攻理工领域的国际化私立研究型大学，创办于2009年9月，兴建时耗资约167亿人民币， 被称为世界上最奢侈的大学。 目前只招收硕士和博士，提供各种精品宿舍选择，包括公寓、联排别墅和独栋别墅等，每年可以申请最高9万美元的奖学金，拥有世界顶尖的科研设备、实验室和用不完的科研经费。

在第一篇Science中，阿卜杜拉国王科技大学的 Suzana P. Nunes教授 课题组 报道了 一种通用策略来制造具有10 nm超薄选择性层的聚三唑膜 ，该选择性层包含用于 分离烃的亚纳米通道 。该过程涉及使用 经典的非溶剂诱导相分离方法（NIPS）和热交联 。膜选择性可以调整到 典型纳滤范围的下限（200至1000 g/mol） 。聚三唑膜可以 富集高达80%至95%的碳原子数小于10的烃（140g/mol） 。这些膜 优先分离石蜡而不是芳烃成分，使其适合集成到混合蒸馏系统中进行原油分馏 。相关研究成果以题为“Polytriazole membranes with ultrathin tunable selective layer for crude oil fractionation”发表在最新一期《Science》上

另一篇Science来自 KAUST的先进膜与多孔材料中心物理科学与工程学部 Mohamed Eddaoudi 科研团队 ， 他们将 MOF 纳米片嵌入聚合物基质中时，形成混合基质膜，在天然气中表现出优异的二氧化碳和甲烷选择性，并且具有去除硫化氢的能力 （详见今日第二条推文）。。

第一篇Science解读：膜分离，这次直接提炼石油！

分离过程在化学、制药和石化行业中必不可少，并广泛用于净化溶剂和化学品、溶剂交换、催化剂循环和回收。传统的分离技术如蒸馏、吸附、蒸发和萃取是能源密集型的。这些分离占资本和运营成本的40%到70%。 其中原油分离——将原油分离成不同石油产品的过程——是燃料和商品产品供应链的关键过程 。美国能源信息署(EIA)预测，目前全球石油和液体燃料的产量约为每天1亿桶，到2050年将继续增长。在缺乏燃料和各种石油产品的竞争替代品的情况下，碳氢化合物行业必须积极减少其运营的碳足迹。 这就是先进的膜分离策略发挥作用的地方，因为与蒸馏等更传统的方法相比，膜分离可以大大降低能源需求。此外，膜可以很容易地集成，以使用现有基础设施创建混合过程。

Figure 1. 传统的原油精炼厂消耗大量能源来为分离过程提供动力

虽然无机材料可能具有更高的热稳定性和溶剂稳定性，但它们也有局限性：成本高、机械性能差和难以扩大规模。 聚合物膜比大多数无机膜便宜，易于加工，并且可以集成到大型模块中 。然而，只有少数几类聚合物材料在工业上用于非水溶液的纳滤，例如聚（二甲基硅氧烷）和聚酰亚胺。聚苯并咪唑、聚（醚醚酮）和具有固有微孔性 (PIM) 的聚合物正在评估中。 在许多情况下，当暴露在恶劣环境中时，膨胀效应会影响分离性能。 最近，报道了一系列 PIM 类聚合物，它们显示出有吸引力的原油分离。这是一个具有挑战性的分离，需要更多的材料来处理工业条件并成功分离复杂的混合物。 克服渗透性和选择性的权衡，特别是在原油精炼等行业，没有明显的膜老化是一项艰巨的任务。

鉴于此，来自 阿卜杜拉国王科技大学的 Suzana P. Nunes教授 课题组 报道了 一种通用策略来制造具有10 nm超薄选择性层的聚三唑膜 ，该选择性层包含用于 分离烃的亚纳米通道 。该过程涉及使用 经典的非溶剂诱导相分离方法（NIPS）和热交联 。膜选择性可以调整到 典型纳滤范围的下限（200至1000 g/mol） 。聚三唑膜可以 富集高达80%至95%的碳原子数小于10的烃（140g/mol） 。 这些膜优先分离石蜡而不是芳烃成分，使其适合集成到混合蒸馏系统中进行原油分馏 。相关研究成果以题为“Polytriazole membranes with ultrathin tunable selective layer for crude oil fractionation”发表在最新一期《Science》上。

【超薄聚三唑膜的制备与表征】

作者选择了 具有侧羟基(OH)基团的聚三唑（PTA-OH，图1A）作为膜材料 。首先将其在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或N,N'-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，然后溶液浇筑并进入到水中，最后引发热交联。在图1B-D中。通过使用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、高分辨率固态核磁共振(SS-NMR)、动态核极化(DNP)与多核二维(2D)(1H,13C,17O,15N)光谱和电子顺磁共振(EPR)光谱 证明了PTA-OH热交联导致图1A中描述的结构。

图1.热交联膜的结构与表征

通过使用这种技术，作者合成了 具有大孔结构的羟基官能化聚三唑(PTA-OH)膜 （图2A-C）。随后的热处理使 聚合物结构交联并同时在膜表面引起致密化 。 层状和不对称结构允许根据大小和形状对复杂的有机液体混合物进行快速和选择性分类，而交联结构在各种有机溶剂下提供足够的稳定性 。该文提供的路线是一个非常简单的过程，类似于醋酸纤维素膜，但可以 做得更薄和更坚韧 （图2D-F）。

图2. 从DMF中16wt%PTA-OH溶液浇铸的膜的形态学表征

【聚三唑薄膜的分离性能】

轻质原油主要由汽油、煤油和柴油组成，占全球液体燃料消耗的60% 。作者在创建膜时，就专注于轻质原油的分馏，在他们的概念验证实验中， 交联聚三唑膜允许碳数低于C10的碳氢化合物的渗透液富集率高达95%，与汽油相匹配 。基于聚三唑膜的可调性，可以创建 在不同温度下交联的级联聚三唑膜，以实现煤油和柴油等其他组分的高选择性富集 。

除此之外， 聚三唑膜在有机溶剂纳滤 (OSN) 压力范围内（<15 bar）进行粗分馏 ，低于有机溶剂反渗透 (OSRO) （通常超过 30 bar）。其他研究人员提出了“OSRO 权衡”曲线来比较用于有机溶剂分离的膜材料，该曲线显示了膜渗透性和选择性的上限。虽然比较取决于进料组成和上游压力，但 交联聚三唑膜可以拒绝高达 60% 的标准标记溶质之一 （1,3-二异丙基苯，162.26 gmol-1）。 这种选择性可与最先进的 OSRO 膜相媲美 。此外 聚三唑膜对甲醇、丙酮、四氢呋喃和甲苯的纯溶剂（10至30Lm−2h−1bar−1）具有与最先进的 OSN 膜（如聚酰胺和聚芳酯膜）相似的渗透性 。这些数字表明 聚三唑膜可能同时具有高溶剂通量和高选择性 。通过结合现有技术和分选复杂的碳氢化合物混合物，这项研究解决了膜制造和膜分离的复杂性。

图3.以稀释的阿拉伯超轻质原油为原料的聚三唑膜性能

图4.聚三唑膜分离原油。

【总结】

通过合理选择聚合物结构并将经典的 NIPS 方法与热交联相结合，可以获得用于极具挑战性的化学分离的有前景的膜：原油分馏 。聚三唑在可加工性和交联方面的多功能性允许通过使用易于放大的方法获得 具有超薄选择性层的聚合物膜 。超薄聚三唑层的 可调节选择性和渗透性使这些膜适用于级联系统 ，每个步骤都提供特定范围的烃分离。高热稳定性允许在其他聚合物膜可能无法承受的不同条件下测试进料混合物。

SCI 期刊中文名是《科学引文索引》，是美国科学情报研究所出版的一个期刊文献检索工具。因其严格的选刊标准和评估程序，以及其收录的论文能够全面覆盖全世界多数重要和有影响力的研究成果。而成为了国内大部分科研机构、高校等单位考核评价标准。

机械与齿轮方面的研究，主要涉及的是几何问题。我记得这方面有一本专门书籍。你可将你的研究成果稍加修饰，直接投到应用数学的外国杂志。应用数学方面的杂志比较多，一般都是SCI，至少也是SCIE；而且你的是偏应用，更容易发表。

在中国搞古生物化石研究的学者，应该不会忘了1923年，因为在1923年中国古生物学研究开始真正起步了，首先，1923年11月中国人民的老朋友曾经在中国工作几十年并最终安葬在中国的葛利普教授在当时的热河省凌源进行化石考古和挖掘工作，命名了当时凌源含狼鳍鱼的地层为“热河系”；1928年他进而提出“热河动物群”之名。从此经过百年的考古发现和研究“热河生物群”早已名扬天下。美国地质学家葛利普教授 1923年诞生了中国地质古生物学家最早发表的古生物学学术文章，它就是北京大学地系教授李四光于1923年12月在英文版《中国地质学会志》Bull. Geol. China)的第2卷3-4合期上发表了《鉴定䗴类的图解法及其对华北䗴科研究的一些结果》一文。 在李四光的文中有属种的拉丁文名称，有化石特征的详细描述、比较、讨论，有产地层位的具体记载，有图版和图版说明。该文首先叙述了这类属于原生动物门有孔虫纲化石的特征，其外形像一纺锤（纺织机上的线筒），因此叫它“纺锤虫”。李四光根据中文古代纺锤称为“筳”，在它左边加了一个“形旁”——“虫”，而右边的“筳”是声旁，两者合起来组成了一个形声字——“䗴”，李四光所造的这个字，从那时起就在中国古生物学界沿用至今。论文对8个种及变种都做了描述，并有两个图版（共19个薄片的相片）加以表示。论文记载这些种产自直隶（河北）、山西、山东、河南、甘肃诸省的十多个地点，含化石层层数最少为一层，最多达4层（山西阳泉）。论文将这些种与国外各地之链作了对比，认为它们都属于上石炭统——太原统（相当于乌拉尔统）。 另外，在1923年12月出版的农商部地质调查所《地质汇报》第5号第2册("Bull. Geol. Surv. China,No.5,pt.2”）上有一篇中国地质学家周赞衡写的题为“山东白垩纪之植物化石”（“A Preliminary Note on some Younger Mesozoic Plants fromShantung")的论文，文中描述了产自山东下白垩统的如下植物化石属共计7属11种（其中1旧种，4新种，2相似种，4未定种）。有两页图版，为手描图。李四光和周赞衡的文章发表几乎是同时的，可以并列称为“中国人最早发表的古生物学学术文章。 另外在1923年5月中国古脊椎动物学的奠基者和领路人德日进与桑志华在宁夏灵武水洞沟发现更新世晚期化石群，包括哺乳动物、鸟类及旧石器等，称为“水洞沟文化”。 另外，中国地质古生物学家所写的第一部古生物学专著应该是1924年12月孙云铸发表于《中国古生物志》乙种第1号第4册的论著，题目是《中国北部寒武纪动物化石》这标志着中国古生物学家也能从事深入的古生物鉴定和研究，写出大部头的著作。该书首先简述了中国北方，主要是华北的直隶（河北）省、东北的奉天（辽宁）省和山东省泰安地区与张夏地区的寒武纪地层。其实早在1920年葛利普刚到中国，就在《地质汇报》第2号上发表了两篇古生物学论文，一篇是“中国二叠纪新发现之阔翅类化石”，另一篇是“直隶开平之下二叠纪动物化石”。在前一篇论文中，描述了一个阔翅类昆虫的新种——Eurypte(Anthraconectes?)chinensi(sp.nov.)。在后一篇论文中，描述了苔鲜动物的Polypora属。这应该是中国发表的最早的两篇古生物学论文了 这里介绍一下葛利普，葛利普(1870-1946)是德裔美国地质学家、古生物学家、地层学家。葛利普是一专多能的地质学家，他一生发表近300种学术著作，当时已经50岁的葛利普辞别故园与妻女，于1920年来到中国，任农商部地质调查所古生物室主任，兼北京大学地质系古生物学教授。北洋政府成立中央研究院之后，他1929年任中央研究院地质研究所通讯研究员。1934年任北京大学地质系系主任，从此他为中国地质事业以及古生物研究事业贡献了后半生。 1922年2月3日中国地质学会在北京成立，学会的刊物是《中国地质学会志》，许多古生物学研究论文在这一刊物上发表。该年4月葛利普在中国地质学会的会议上宣读“论震旦纪”的论文，这是对震旦系的第一次全面总结。《中国古生物志》创刊，出版了甲种第一号第一册“南满第三纪初期之植物化石”（傅兰林著），乙种第一号第一册（总第一号）“中国北部奥陶纪动物化石”（葛利普著）和第二号第一册“四射珊瑚化石”（葛利普著）。傅兰林和葛利普是外国人，虽然在中国受中国政府邀请搞研究， 他 们发表的论文是职务行为，这也属于中国发表的最早的几篇古生物学论文。 中国出版的第一部古生物学专著是1922年4月，葛利普的古生物学专著《中国北部奥陶纪动物化石》，以《中国古生物志》乙种第1号第1册的形式出版。葛利普受聘为北京大学的地质系古生物学教授、农商部地质调查所古生物研究室主任，是在中国土地上为中国地质古生物科学事业而工作的，他的研究成果也作为该所的系列出版物而问世，所以，他以上两篇文章和一部专著的出版就标志着中国地质古生物科学事业的发端。李四光说起葛利普他还有以下不朽的成就，比如著名的周口店北京人遗址现在仍在挖掘，人们仍然在不断寻找那丢失的北京猿人头盖骨。而葛利普教授恰是“北京人 (Peking Man) ”的起名者， 当年周口店发现人类化石的消息，之所以能迅速传遍全世界，与这一简单易记的名称是分不开的。第二中国的古生物学者不断在国外权威杂志《自然》、《科学》等杂志上发表根据在辽西发现的恐龙化石的研究成果，而这不能不追溯到葛利普教授早期提出的“热河动物群”。” 1928 年，美国著名地质古生物学家葛利普教授出版了一部科学巨著--《中国地质史》 ( Stratigraphy of China 直译为《中国地层学》 ) 。在这部书里， 他第一次提出了"热河动物群"这一名词， 用来代表分布于东亚狼鳍鱼岩系的综合化石群。 第三在 2005 年整修后重新开馆的中国地质博物馆里， 也陈列着葛利普先生鉴定 的 化 石 (Gymnosolen Grabau,Age: Precambrian, Locality: Jinzhou,Liaoning Province 葛利普裸枝叠层石， 时代： 前寒武纪， 产地： 辽宁金州)第四中国浙江省长兴县人民塑造了一个葛利普教授的塑像， 放在长兴“金钉子”博物馆里。 这是因为葛利普教授在1931 年确定了“长兴灰岩”地层， 它是“二叠系到三叠系地质连续剖面”的代名词。 此后“长兴灰岩”， 成为地质学上一个专用名词，从而载入国际地层学史册，并得到世界公认。 2001 年 3 月，国际地科联过投票，正式将浙江长兴灰岩的 D 剖面确定为全球二叠－－三叠系界线层型及点（英文简称"金钉子"）。长兴“金钉子” 是地球史上最重要的断代界线之一， 也是地球 历史 上六次生物大灭绝中最大的一次绝灭事件和全球变化相联系的点位，2001 年 3 月被国际地质科学联合会正式确定为全球对比标准点位。其意义相当于大英博物馆的铂金米达尺，成了世界标准。第五在美国国家航空和宇宙航行局网站上可以查到月球上以葛利普命名了“葛利普背侧”，一个在月亮上的山脊。葛利普教授逝世已经多年，人们仍然在不在美国国家航空和宇宙航行局网站上可以查到月球上以葛利普命名了“葛利普背侧”，一个在月亮上的山脊。 在北京大学地质系学习的中国地质学先驱之一朱森曾经回忆著名的美籍地质学家A. W. 葛利普 (Grabau) 为他们讲授古生物学、葛利普老师不仅学问渊博，而且待人诚恳，使他们受到很大的教益，他们不仅重视课堂学习而且躬行实践，重视野外现场考察。北京西山是他们实习的重要基地。葛利普、翁文灏曾带他们去热河实习。 有媒体报道：1923年11月初，中国的东北大地被层银白色包裹得分外妖娆，早晨的屋檐下还挂着晶莹的冰柱。在这个时节，从来没有考察队进人热河省进行野外发掘工作。而北京大学的一支小型地质野外考察队此时却悄然抵达此地。他们由葛利普教授和翁文灏带队，乘着吉普车，向热河省凌源县进发。葛利普是国际上大名鼎鼎的地质学家，他此行是为了考察1880年由法国鱼类学家索瓦士研究的发现于此地的狼鳍鱼化石的地层。在凌源附近的山头，葛利普发现并采集了大量狼鳍鱼与尾类蜉蝣化石，但并无其他斩获。辽西化石群1923年，葛利普在《中国地质学》中，把当时热河省凌源县附近含化石的地层定名为热河系。1928年，他又提出了“热河动物群”的名称，用来代表分布于东亚狼鳍鱼岩系的综合动物化石群。后来， 中国的顾知微院士把与热河动物群同时期的植物群也包括进来，统称为热河生物群。