Adv. Mater.：界面層極化誘導法製備低晶態MOF超薄膜

2020-07-24 X一MOL資訊

本文來自微信公眾號：X-MOLNews

烯烴/烷烴分離為石化行業最重要也是最耗能的分離過程之一，目前主要採用低溫精餾進行分離。膜分離作為新型高效節能分離技術，有望在該方面發揮重要作用。金屬-有機骨架材料（MOFs）具有優異的孔道結構和化學特性，在膜分離領域展現出巨大的前景。而超薄膜有望克服分離膜的選擇性與滲透性的制約難題，獲得整體性能優異的分離膜。但是，現有MOF超薄膜難以同時兼具高滲透性和高選擇性，且主要在無機或金屬支撐體上製備，限制了其工業應用。


鑑於此，天津工業大學仲崇立教授（點擊查看介紹）團隊與天津大學王志教授（點擊查看介紹）和Michael D. Guiver教授（點擊查看介紹）團隊在Advanced Materials 上合作發表論文，提出了一種通過界面誘導製備MOF超薄膜的方法，可以在聚合物支撐體上原位生成厚度在45 到 150 nm的MOF超薄膜。由於界面層的極化誘導作用，本工作發現了一種新的MOF膜狀態——「低晶態MOF膜」（LC-MOF membrane）。


該工作首先在聚碸超濾膜支撐體上引入了金屬離子均勻緻密分布的聚合物界面層，然後在界面層上成功製備了三種低晶態MOF超薄膜（DZIF-8、ZIF-8和Cu-BTC）。由於界面層極化誘導作用，這些MOF膜形成了豐富的金屬空位，這些空位對烯烴/烷烴等分離十分有效。實驗表徵以及DFT計算和分子模擬證實了極化界面層控制了低晶態MOF超薄膜的形成。本工作製備的DZIF-8 LC-MOF低晶態超薄膜表現出目前最優的丙烯/丙烷分離性能（選擇性：90~120；通量：2000~3000 GPU）。

Adv. Mater.：界面層極化誘導法製備低晶態MOF超薄膜

界面誘導製備低晶態MOF超薄膜示意圖，DZIF-8 LC-MOF膜表徵及丙烯/丙烷分離性能。


天津工業大學仲崇立教授和天津大學王志教授、Michael D. Guiver教授為論文共同通訊作者，天津工業大學的喬志華研究員、博士生梁躍耀和張政清講師為論文共同第一作者。本工作受到國家自然科學基金重點項目（21536001）和面上項目（21878229, 21908163）的資助。本工作要特别致謝天津工業大學分析中心在分析測試方面給與的大力支持！

Ultrathin Low‐Crystallinity MOF Membranes Fabricated by Interface Layer Polarization Induction

Zhihua Qiao†, Yueyao Liang†, Zhengqing Zhang†, Donghai Mei, Zhi Wang*, Michael D. Guiver*, Chongli Zhong*

Adv. Mater., 2020, DOI:10.1002/adma.202002165


導師介紹

仲崇立

https://www.x-mol.com/university/faculty/50835

王志

https://www.x-mol.com/university/faculty/13103

Michael D. Guiver

https://www.x-mol.com/university/faculty/49845

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