天津工大采用熔融淬火法制备自支撑型MOF晶体-玻璃复合膜|天津工业大学|天津工大|材料|淬火|玻璃复合膜|聚合物|高温合金

近日，《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）在线发表了天津工业大学仲崇立/乔志华教授团队完成的题为“Metal-organic framework crystal‒glass composite membrane with preferential permeation of ethane”的研究成果（DOI: 10.1002/anie.202304535）。

据悉，MOF作为新型功能材料，具有广阔的应用前景，其最可能实现工业应用的方向之一为MOF混合基质膜（MMMs）。但目前的MOF MMMs均以聚合物为连续相，存在MOF与聚合物的相容性（界面缺陷）、聚合物渗透性等局限，膜分离性能尚不理想。MOF玻璃不仅保留了其结晶状态的相同配位几何，而且具有良好的加工性、各向同性和无晶界等优点。然而，现有的MOF玻璃材料，如ZIF-62，孔隙率较低，单独成膜难以获得高通量。该团队最近创制出一类以MOF玻璃为连续相的新型MOF MMMs，率先实现了C2H4/C2H6混合物中C2H6的优先透过膜分离，具有良好的应用前景。

图1、自支撑ZIF-62/ZIF-8 MOF玻璃混合基质膜制备示意图

本研究提出首先将可玻璃化ZIF-62与高温稳定的晶态ZIF-8混合成型，通过加热使ZIF-62在高温下熔化成粘稠的液体将晶态的ZIF-8 包裹起来，随后淬火至室温下形成具有优良相容性的MOF 玻璃MMM（图1）。由于MOF间的良好相容性，使制备的MOF 玻璃MMM没有界面缺陷（图2），同时ZIF-8的孔结构特征在膜中得到了很好的保留，保证了气体的高通量，而ZIF-8框架与C2H6分子的CH-π作用等，实现了C2H4/C2H6混合物中C2H6的优先吸附与透过，表现出很高的C2H6通量和C2H6/C2H4选择性（图2）。