中國科學院大連化物所提出觸發式界面反應策略實現金屬-有機框架膜的快速定制

　　【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院大連化學物理研究所能源催化轉化全國重點實驗室無機膜與催化新材料研究組(504組)楊維慎研究員、彭媛研究員團隊開發了一種便捷的觸發式界面反應策略，實現了二維金屬-有機框架膜(MOF膜)的快速制備及高效氣體分離。
 

　　MOF膜因其高度可調的孔道結構、超高的孔隙密度、納米級的厚度，成為實現兼具高選擇性和高滲透性的理想材料，有望推動工業分離技術革新。然而，現有制備方法步驟繁瑣，耗時長達數十小時甚至數天，制膜效率極低，限制了這類膜材料的進一步的發展。如何面向重大工業分離應用需求，快速構建具有高效分離性能的超薄MOF膜仍面臨挑戰。
 

　　在本工作中，研究團隊在前期研究(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)的基礎上，開發了一種觸發式空氣-水界面配位組裝方法。該方法僅使用微升量級有機配體投料量，在三十分鐘內即可獲得超薄、大面積連續、無缺陷的二維MOF納米膜，提升了MOF膜制備的時效性和經濟性，同時實現了氫氣/二氧化碳(H2/CO2)的高選擇性、高滲透率和穩定分離。
 

　　該方法具備高度可拓展性，團隊通過不同金屬離子與有機配體的靈活組合，構筑了十二種具有不同框架結構和孔道環境的MOF納米片。這一結果為面向應用的MOF納米片和超薄二維MOF膜的定制化制備提供了新思路，可滿足不同應用場景下的高性能分離需求。
 

　　相關研究成果以“Rapid fabrication of ultrathin two-dimensional metal-organic framework membranes for accurate gas separation”為題，于近日發表在《國家科學評論》(National Science Review)上。該工作的第一作者是我所504組博士研究生朱宸宇。上述工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院青促會、遼寧省自然科學基金等項目的支持。