中国科学院大连化物所提出触发式界面反应策略实现金属-有机框架膜的快速定制
- 2025/8/4 9:35:42 15887
- 来源：中国科学院大连化学物理研究所
【仪表网 研发快讯】近日，中国科学院大连化学物理研究所能源催化转化全国重点实验室无机膜与催化新材料研究组(504组)杨维慎研究员、彭媛研究员团队开发了一种便捷的触发式界面反应策略，实现了二维金属-有机框架膜(MOF膜)的快速制备及高效气体分离。
MOF膜因其高度可调的孔道结构、超高的孔隙密度、纳米级的厚度，成为实现兼具高选择性和高渗透性的理想材料，有望推动工业分离技术革新。然而，现有制备方法步骤繁琐，耗时长达数十小时甚至数天，制膜效率极低，限制了这类膜材料的进一步的发展。如何面向重大工业分离应用需求，快速构建具有高效分离性能的超薄MOF膜仍面临挑战。
在本工作中，研究团队在前期研究(Science，2014；Angew. Chem. Int. Ed.，2017；Angew. Chem. Int. Ed.，2021；Angew. Chem. Int. Ed.，2023；Journal of Membrane Science，2023；Adv. Funct. Mater.，2024)的基础上，开发了一种触发式空气-水界面配位组装方法。该方法仅使用微升量级有机配体投料量，在三十分钟内即可获得超薄、大面积连续、无缺陷的二维MOF纳米膜，提升了MOF膜制备的时效性和经济性，同时实现了氢气/二氧化碳(H2/CO2)的高选择性、高渗透率和稳定分离。
该方法具备高度可拓展性，团队通过不同金属离子与有机配体的灵活组合，构筑了十二种具有不同框架结构和孔道环境的MOF纳米片。这一结果为面向应用的MOF纳米片和超薄二维MOF膜的定制化制备提供了新思路，可满足不同应用场景下的高性能分离需求。
相关研究成果以“Rapid fabrication of ultrathin two-dimensional metal-organic framework membranes for accurate gas separation”为题，于近日发表在《国家科学评论》(National Science Review)上。该工作的第一作者是我所504组博士研究生朱宸宇。上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青促会、辽宁省自然科学基金等项目的支持。
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