仲崇立教授团队在超薄“低晶态MOF膜”制备方面取得重要进展

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近日，《先进材料》（Adv. Mater., IF: 27.398）在线发表了我院院长仲崇立教授团队题为“Ultra-thin low-crystallinity MOF membranes fabricated by interface layer polarization induction”的学术论文（Zhihua Qiao†, Yueyao Liang†, Zhengqing Zhang†, Donghai Mei, Zhi Wang*, Michael D. Guiver*, Chongli Zhong*, Adv. Mater., 2020, DOI:10.1002/adma.202002165）。
        烯烃/烷烃分离为石化行业最重要，也是最耗能的分离过程之一，目前主要采用低温精馏进行分离。膜分离作为新型高效节能分离技术，有望在该方面发挥重要作用。金属—有机骨架材料（MOFs）作为一类新型纳米多孔材料，具有优异的孔道结构和化学特性，在膜分离领域展现出巨大的前景。而超薄膜作为膜领域的研究前沿，有望克服分离膜的选择性与渗透性的制约难题，获得整体性能优异的分离膜。

界面诱导制备低晶态MOF超薄膜示意图，DZIF-8 LC-MOF膜表征及丙烯/丙烷分离性能。

       目前，MOF超薄膜主要在无机或金属支撑体上制备，限制了其工业应用。本工作提出了一种在有机高分子支撑体上，通过界面诱导制备MOF超薄膜的方法，可以原位生成厚度在45 到150 nm的MOF超薄膜。由于界面层的极化诱导作用，本工作发现了一种新的MOF膜状态，即，“低晶态MOF膜”（LC-MOF membrane）。其由于具有丰富的金属空位，对烯烃/烷烃等分离十分有效。本工作制备的DZIF-8 LC-MOF低晶态超薄膜表现出目前最优的丙烯/丙烷分离性能（选择性：90~120；通量：2000~3000 GPU）。
       该工作为我院院长仲崇立教授团队与天津大学王志/Guiver教授团队合作完成。三位共同第一作者为我院的乔志华研究员、博士生梁跃耀和张政清讲师，我院仲崇立教授和天津大学王志教授、M.D. Guiver教授为共同通讯作者，受到国家自然科学基金重点项目（21536001）和面上项目（21878229, 21908163）的资助。
       本工作要特别致谢我校分析中心在分析测试方面给与的大力支持！

       文章来源：天津工业大学
       仲崇立，博士，教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，天津工业大学教授。研究方向：（1）针对纳米材料研究的需要，进行新概念/方法建立、理论与模拟方法改进，丰富纳米材料领域的理论与分子模拟方法； （2）采用分子模拟与量化计算等方法，进行MOF（metal-organicframeworks）新型材料的储气、分离与催化等特性研究，为MOF 材料开发提供理论指导；（3）进行新型纳微结构材料的设计、合成与性能研究，特别是用于CO2捕获及工业气体分离的应用基础研究。
       乔志华，研究员，硕士生导师，入选“天津工业大学杰出青年人才支持计划”。2015年6月获天津大学化学工程专业博士学位，2015年7月到2018年6月天津大学博士后，2018年7月至今在天津工业大学任助理研究员、研究员。主要研究方向为面向化石能源清洁高效利用和节能减排等国家重大需求的大面积超薄膜的制备研究，取得了一些具有较大原创性的成果，以第一作者发表在Nature Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、AIChE J.和J. Membr. Sci.等国际著名期刊上。
       张政清，助理研究员。2017年2月获韩国釜山大学纳米融合技术专业博士学位，2017年3月到2019年2月韩国釜山大学纳米融合技术部博后，2019年3月至今在天津工业大学任助理研究员, 主要从事单层分子膜生长机理和超疏水表面设计的研究（分子模拟），并以第一作者在Nanoscale, J. Phys. Chem. C, Phys. Chem. Chem. Phys.和Langmuir等国际期刊上发表。