大化所開發(fā)新型有機框架材料

近日，從中國科學院大連化學物理研究所傳出消息，該所楊維慎研究員、彭媛副研究員團隊開發(fā)出一種新型有機框架（MOFs）材料，實現(xiàn)了氫氣和二氧化碳的高精度分離。

研究團隊通過設(shè)計一種簡便的原位生長結(jié)合限域界面聚合制備的新策略，提出了軟-固態(tài)型無缺陷金屬—有機框架（MOFs）復合分離膜新概念，實現(xiàn)了尺寸差異極小的氫氣和二氧化碳高精度分離。該新型MOFs材料性能遠超迄今為止報道過的所有MOFs 基分離膜，為創(chuàng)制具有工業(yè)應(yīng)用前景的MOFs 基膜開辟了一條全新道路。

新型MOFs 膜首先在商業(yè)化廉價柔性多孔有機載體上，生長出微米尺寸、準垂直態(tài)、離散型的層狀Zn2（Bim）4固體MOF 晶粒，通過充分暴露Zn2（Bim）4晶粒層間的二維直通分子篩孔道，以實現(xiàn)氣體傳質(zhì)。隨后，研究團隊通過限域界面聚合操作，構(gòu)建了軟性聚酰胺—固態(tài)Zn2（Bim）4相連的模塊化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該具有納米厚度和高度交聯(lián)的聚酰胺網(wǎng)絡(luò)，可緊密連接于相鄰Zn2（Bim）4晶粒側(cè)面，形成了晶間非選擇性缺陷全覆蓋同時保障Zn2（Bim）4層間直通孔道全開放。

上述無缺陷分離膜在氣體分離應(yīng)用中具有獨特優(yōu)勢。結(jié)果表明，準垂直態(tài)Zn2（Bim）4晶粒層間二維直通孔道為氣體主要傳質(zhì)通道，從而獲得超高的氫氣和二氧化碳篩分精度，分離選擇性比已報道的其他MOFs 基分離膜提升了1 個～2 個數(shù)量級。