金属有机骨架分子筛膜研究取得新进展

员和李砚硕研究员带领的研究团队在金属有机骨架(Metal-organic frameworks, MOFs)分子筛膜领域取得新进展,研究成果以通讯形式发表于《德国应用化学》上(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15483-15487)。

MOFs是一类极具潜力的膜分离材料。然而,MOFs材料的骨架柔性极大降低了孔道本身的动力学筛分及截留能力,对尺寸相近的气体较难实现基于分子尺寸的精确筛分。因此,如何实现对MOFs材料孔道的精细调变,特别是孔径的有效调节,是MOFs材料在气体分子筛分领域取得突破的关键。研究团队首次提出“笼占据”来调变MOFs材料的笼径,即将空间位阻显著的离子液体(IL)限域负载到ZIF-8笼中(IL@ZIF-8),使分子截留关口由常规孔窗转变为空间受阻孔笼,从而实现对MOFs材料分子筛分性能的精确调变

近日,我室杨维慎研究。研究团队与北京化工大学仲崇立教授和阳庆元教授团队合作,理论模拟了材料的笼径变化,以及离子液体与主体材料的相互作用。

在上述研究基础上,该团队将IL@ZIF-8纳米基元与聚合物复合成有机-无机复合膜,其对CO2/CH4和CO2/N2混合气体的分离性能显著提高,突破了聚合物膜的分离性能上限。该项研究不仅在天然气纯化和CO2燃烧后捕获领域展现出良好的应用前景,而且有望拓展到其他基于MOFs材料的选择性吸附和膜分离研究中。

该项研究得到了国家自然科学基金和中国科学院前沿科学重大突破项目的资助。
 

 

返回主页