在具有里程碑意义的论文《大孔结晶聚酰亚胺共价有机聚合物的设计合成》中(发表于7月23日的国际科学期刊《自然通讯》)，严教授的研究小组描述了一种新的方法来制备有机分子筛材料。　　

美国特拉华大学的研究员严玉山在《自然通讯》期刊中发表了合成有机的分子筛材料的一个重要进展。

　　严玉山教授是美国特拉华大学的一名杰出工程教授。由于在使用纳米材料去解决能源工程、环境可持续发展和电子转移等方面的重要工作，他被大家广为熟知。

　　他早期的研究工作重点放在无机分子筛材料（具有规则晶体结构的多孔岩石）上。在原子尺度上，分子筛的孔道尺寸能够被精确地确定，从而可以分离尺寸差异不到一埃的分子（一埃等于十分之一纳米）。这使得它们作为分子筛分材料在化学和石油工业的分离和催化过程中有着巨大的应用。

　　在具有里程碑意义的论文《大孔结晶聚酰亚胺共价有机聚合物的设计合成》中（发表于7月23日的国际科学期刊《自然通讯》），严教授的研究小组描述了一种新的方法来制备有机分子筛材料。

　　“制备有机的分子筛材料一直是大家的梦想。如果你可以合成出有机的分子筛材料，你可以做出更多和具有更好的催化和分离功能的研究。这为之前被认为不可能的应用开启了一扇新的大门。”他说。

　　传统上，分子筛主要来自像氧化硅或氧化铝这类无机材料。在过去的几年中，严教授专注于把分子筛与其主要成分是碳、氧、氢或氮的有机聚合物结合起来。

　　对于制备有机的分子筛材料，也称为结晶多孔聚合物，最大的挑战是这些有机聚合物更容易形成无定形的材料，即它们通常不会呈现出一个规则的晶体结构。

　　严教授解释道，将这些聚合物转变成结晶材料是困难的，因为它需要一个可逆的反应过程。通常，在相同的分子（或单体）间一旦发生反应，不可逆的过程就已经形成。与此同时，非结晶的聚合物被合成了出来。

　　“想想盖房子，如果当建造者将一个金属材料放到另一个金属材料上时，它们立即粘在了一起。由于不能进行合理的调整，这将使施工难度变得很大。同样地，分子在第一次接触时并不总是完美地结合，他们可能需要分离、调整和重新连接以达到理想的结构。如果反应是不可逆的，分子将可能停留在一个不理想的位置上。”他说。

　　通过使用具有低溶解度的混合溶剂，严教授的研究小组发现了一种方法来减缓聚合物的内在反应，从而使它变成一种可逆的过程。同时，降低温度来减缓分子的反应活性并延长了反应时间，从而使分子在连接前能够适当地调整其取向。

　　其结果是制备出具有大孔径、高比表面积（2346平方米（等效于近半个橄榄球场的面积）/克）和优良的热稳定性（530℃）的结晶多孔材料。

　　根据严教授的估计，该工作中的新技术和新材料将可以应用在化学生产中的催化和分离以及烃能源转化上。他也看到有机分子筛材料在能源研究方面的应用潜力，特别是在膜的发展、燃料电池和液流电池的应用方面。

　　“在膜结构中使用有机分子筛自然会降低分离的成本，我想利用这一发现在膜的发展中提出一个全新的概念。” 严教授说。

　　该论文的研究人员还包括美国特拉华大学的方千荣、顾爽、罗伯特·卡斯帕、王俊华、郑洁、庄仲斌以及中国吉林大学的裘式纶教授。

　　严玉山教授简介：

　　严玉山教授于2011年作为杰出的工程教授加入美国特拉华大学的工程学院，他隶属于化学与生物分子工程系、催化科学与技术中心和特拉华大学能源研究所（UDEI）。

　　在加入特拉华大学之前，严教授是美国加州大学河滨分校的化工系主任。在那里，他的研究小组首次将分子筛薄膜材料应用于半导体和航空航天中，并开发出新材料用于燃料电池、能源储能和太阳能制氢等领域。

　　作为一名美国科学促进会的会员，严教授目前的研究主要集中在电化学能量转换装置的开发，包括燃料电池、电解槽、太阳能制氢和液流电池。特别是他的研究小组已经在探索新的燃料电池催化剂和膜，用以降低成本及提高电池的使用寿命上取得了显著的进展。