2023年5月11日，《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）在线发表了我校仲崇立/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（De Ao^#, Zibo Yang^#, Zhihua Qiao*, Yuxiu Sun, Zhengqing Zhang, Michael D. Guiver*, Chongli Zhong*, Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202304535）。

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。

如图1所示，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。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）。

图1：自支撑ZIF-62/ZIF-8 MOF玻璃混合基质膜制备示意图

图2：自支撑a_g[(ZIF-62)_0.7/(ZIF-8)_0.3] MOF玻璃混合基质膜的表面、断面电子扫描电镜图和C₂H₆/C₂H₄分离性能图

该工作的两位共同第一作者为我校材料科学与工程学院博士生奥德和杨紫博，乔志华研究员、M. D. Guiver教授（天津大学）和仲崇立教授为共同通讯作者，受到国家重点研发项目（2021YFB3802200）和国家自然科学基金重点、优青和面上项目（22038010，22122810和21875161）的资助。

（审稿：化学工程与技术学院 阮艳莉 编辑：宣传部 蒋闯）

图片来源：化学工程与技术学院