具有膜载体互锁型复合微结构的高效MOF分离膜

　　近日，我所无机膜与催化新材料研究组（504组）杨维慎研究员、班宇杰副研究员团队在金属-有机骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）膜分离研究中取得新进展，利用原位界面组装策略，构筑了表观厚度为零、高度取向的膜-载体互锁型复合微结构MOF膜，实现H2/CO2高效分离。

　　金属-有机骨架膜在低能耗化工分离领域具有广阔应用前景。发展金属-有机骨架膜的关键挑战是膜的微结构设计，例如，降低膜层厚度以极大减小传质阻力；调控膜的孔道取向以优化分子选择性传输；强化晶界结构以最大程度减少缺陷流等。

　　本工作中，该研究团队利用原位界面组装策略制备了ZIF-L膜，通过调变配体浓度，可将膜层完全限制在载体孔隙内，形成高度取向的膜-载体互锁型复合微结构（MIS），膜表观厚度为零。ZIF-L膜的气体测试结果显示，其H2/CO2分离因子超过200，H2渗透率达4000GPU以上，性能位于工业应用目标区域。MIS-ZIF-L膜还展现出良好的机械稳定性，以硅橡胶垫反复刮擦膜表面，不会造成其选择性下降。该工作为MOF膜的微结构设计提供了重要方向。

　　此外，该研究团队与中国科学技术大学李微雪团队合作，通过理论计算证实了膜材料各向异性传质速率，为本项研究的开展提供重要的前期指导。

　　相关工作以题为“ZIF-L Membrane with a Membrane-interlocked-support Composite Architecture for H2/CO2 Separation”发表在《科学通报》（Science Bulletin）上。该工作的第一作者是我所504组2016级博士研究生杨昆。该工作得到国家自然科学基金、中科院洁净能源创新研究院合作基金、中科院青促会等项目的支持。