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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大连化物所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。
文章链接:ZIF-L membrane with a membrane-interlocked-support composite architecture for H2/CO2 separation
责任编辑:张婧睿