杨维慎、班宇杰等构筑具有膜-载体互锁型复合微结构的高效MOF分离膜

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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。（文/图 班宇杰、杨昆）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.05.006
        文章来源：大连化物所
       杨维慎，中国科学院大连化学物理研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，国家973项目首席科学家。1990年3月获中科院大连化学物理研究所理学博士学位。先后在英国Birmingham大学(1989)、德国Inst. Interfacial Eng. Biotech. (1999)、美国Univ. Southern California(2001)等研究单位及大学作访问学者；发表学术论文180余篇；专利授权20余件；承担多项国家基金委重点基金项目、国家863项目、国家973项目以及国际合作项目；任5th International Conference on Catalytic Reactions in Memebrane Reactor (2002) 国际会议主席以及多个系列国际膜分离及膜催化会议学术委员会委员；获中国化学会青年化学奖（1998）及辽宁省自然科学一等奖（2006）。