MOF和聚合物融合,成就一篇Nature!
纳米人
2026-07-20 09:00
文章摘要
背景:传统气体分离依赖高能耗的低温精馏,膜技术是节能替代方案,但纯MOF膜难以大规模无缺陷制备,高载量混合基质膜又存在严重团聚问题。研究目的:为解决MOF膜从实验室走向工业化的瓶颈,本研究提出一种“相融合”策略,通过分子锚定剂将MOF纳米片与聚合物锁合为伪连续相,在极高固体浓度下实现流变可控的絮凝网络,从而制造MOF体积分数>90%的“准纯MOF膜”。结论:成功制备了多种取向和结构的准纯MOF膜(ZIF-67、CALF-20、CuBDC),在丙烯/丙烷、乙烯/乙烷、碳捕获和氢气纯化等关键分离任务中性能比肩纯MOF膜。特别是(110)取向ZIF-67膜实现了丙烯渗透率约160 barrer、选择性约100,可产出聚合级丙烯。研究还在工业工厂实现了长达20米的连续卷对卷制造,技术经济分析表明该技术可降低丙烯提纯成本80%。该策略填补了结晶膜性能与可扩展性之间的长期空白,为多孔材料的大规模膜应用提供了普适性范式。
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