具有膜載體互鎖型復合微結構的高效MOF分離膜

　　近日，我所無機膜與催化新材料研究組（504組）楊維慎研究員、班宇杰副研究員團隊在金屬-有機骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）膜分離研究中取得新進展，利用原位界面組裝策略，構筑了表觀厚度為零、高度取向的膜-載體互鎖型復合微結構MOF膜，實現H2/CO2高效分離。

　　金屬-有機骨架膜在低能耗化工分離領域具有廣闊應用前景。發展金屬-有機骨架膜的關鍵挑戰是膜的微結構設計，例如，降低膜層厚度以極大減小傳質阻力；調控膜的孔道取向以優化分子選擇性傳輸；強化晶界結構以最大程度減少缺陷流等。

　　本工作中，該研究團隊利用原位界面組裝策略制備了ZIF-L膜，通過調變配體濃度，可將膜層完全限制在載體孔隙內，形成高度取向的膜-載體互鎖型復合微結構（MIS），膜表觀厚度為零。ZIF-L膜的氣體測試結果顯示，其H2/CO2分離因子超過200，H2滲透率達4000GPU以上，性能位于工業應用目標區域。MIS-ZIF-L膜還展現出良好的機械穩定性，以硅橡膠墊反復刮擦膜表面，不會造成其選擇性下降。該工作為MOF膜的微結構設計提供了重要方向。

　　此外，該研究團隊與中國科學技術大學李微雪團隊合作，通過理論計算證實了膜材料各向異性傳質速率，為本項研究的開展提供重要的前期指導。

　　相關工作以題為“ZIF-L Membrane with a Membrane-interlocked-support Composite Architecture for H2/CO2 Separation”發表在《科學通報》（Science Bulletin）上。該工作的第一作者是我所504組2016級博士研究生楊昆。該工作得到國家自然科學基金、中科院潔凈能源創新研究院合作基金、中科院青促會等項目的支持。