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大化所开发新型有机框架材料

文章来源：更新时间：2022-03-16 14:57:46

中化新网讯 3月14日，从中国科学院大连化学物理研究所传出消息，该所杨维慎研究员、彭媛副研究员团队开发出一种新型有机框架(MOFs)材料，实现了氢气和二氧化碳的高精度分离。

　　面对能源紧缺和温室效应等严峻问题，尤其在我国“双碳”目标下，发展低能耗、低碳排放量的膜分离技术，在氢气制备与纯化、二氧化碳捕获等重要工业气体分离等领域备受关注。

　　研究团队通过设计一种简便的原位生长结合限域界面聚合制备的新策略，提出了软—固态型无缺陷金属—有机框架(MOFs)复合分离膜新概念，实现了尺寸差异极小的氢气和二氧化碳高精度分离。该新型MOFs材料性能远超迄今为止报道过的所有MOFs基分离膜，为创制具有工业应用前景的MOFs基膜开辟了一条全新道路。

　　新型MOFs膜是怎么制备的呢?彭媛介绍，他们首先在商业化廉价柔性多孔有机载体上，生长出微米尺寸、准垂直态、离散型的层状Zn?(Bim)?固体MOF晶粒，通过充分暴露Zn?(Bim)?晶粒层间的二维直通分子筛孔道，以实现气体传质。

　　随后，研究团队通过限域界面聚合操作，构建了软性聚酰胺—固态Zn?(Bim)?相连的?？榛缃峁?。该具有纳米厚度和高度交联的聚酰胺网络，可紧密连接于相邻Zn2(Bim)?晶粒侧面，形成了晶间非选择性缺陷全覆盖同时保障Zn?(Bim)?层间直通孔道全开放。

　　上述无缺陷分离膜在气体分离应用中具有独特优势。结果表明，准垂直态Zn?(Bim)4晶粒层间二维直通孔道为气体主要传质通道，从而获得超高的氢气和二氧化碳筛分精度，分离选择性比已报道的其他MOFs基分离膜提升了一至两个数量级。

　　该工作充分发挥了MOFs材料高分子筛分能力、聚合物极佳柔性、载体廉价易得、制备策略简便易放大等多重优势，为创制具有工业应用前景的MOFs基膜开辟了一条全新道路。彭媛表示，该团队将凭借模块化功能设计策略，进一步定制特异性分离膜用于指定分离体系的精准识别、分离与纯化。

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