我室在二维金属有机骨架分离膜研究中取得新进展

  近日,我室催化基础国家重点实验室杨维慎研究员团队在二维金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)气体分离膜研究方面取得新进展,相关结果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201703959)上。

  二维多孔纳米片由于其原子级别厚度以及极低的物质传输阻力,正成为高透量气体分离膜领域的研究热点。MOF纳米片由于其具有丰富的骨架结构资源以及分子尺度的高密度孔道,是一种十分理想的膜构筑单元。该团队于2014年在国际上首次报道了单分子厚度MOF纳米片的制备,并成功组装了具有超高选择性的二维MOF纳米片膜(Science, 2014, 346, 1356),这一工作为开发高效节能气体分离技术带来了全新的机遇,受到业界的高度关注和认可。

  然而制备结构稳定的金属有机骨架纳米片难度大,工艺过程复杂,这严重阻碍了二维MOF纳米片膜的后续发展。为解决此问题,该团队在上述研究成果基础上,选择了一种全新的两亲性层状MOF前驱体Zn2(Bim)3,首次将此前驱体开层,得到双层厚度纳米片,并通过前期开发的热组装方法制备了厚度<10 nm的超薄MOF纳米片膜。该膜对H2/CO2混合气体具有极佳的分离性能,且不同于其它二维纳米片膜材料,该膜随着测试温度的升高,在CO2透量维持不变的情况下,其对H2透量可升高至8×10-7 molm-2s-1Pa-1,分离系数可达166。该项研究在CO2燃烧前捕获领域具有很好的应用前景。由于材料具有独特的亲水亲油性,该纳米片材料也十分有望拓展到催化及电化学研究领域。


 

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