南京工业大学,最新Nature Chemical Engineering!

高分子科学前沿 2026-04-08 07:56
文章摘要
背景:丙烯与丙烷的分离是能耗极高的关键化学分离过程,传统蒸馏法不经济,而聚合物膜分离技术受限于渗透性与选择性的权衡以及烯烃诱导的溶胀问题,尚未实现商业化。金属有机框架材料ZIF-8因其精确的孔结构被视为理想膜材料,但其大面积、无缺陷的可扩展制备一直是工业应用的核心瓶颈。研究目的:南京工业大学的研究团队旨在开发一种可扩展的制备方法,以克服ZIF-8膜从实验室规模向工业级放大的难题,并验证其在丙烯/丙烷分离中的实际应用潜力。结论:该团队提出了一种微空间转化过程(MSTP),利用管状支撑体的密封内腔作为限域反应空间,预锚定ZnO纳米棒阵列,仅使用2-甲基咪唑配体溶液,实现了大面积(单管约200 cm²)、无缺陷ZIF-8膜的可控制备。该方法通过抑制均相成核、缩短传质路径,确保了膜质量的均匀性和高重现性。制备的膜展现出优异的丙烯/丙烷分离性能(高选择性及长期稳定性),并成功集成至工业侧流分离装置进行验证,模拟显示可显著降低能耗和二氧化碳排放。该策略为MOF膜的规模化制备和工业气体分离应用提供了高效、低成本的平台。
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