近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所楊維慎研究員和李硯碩研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在金屬有機(jī)骨架（Metal-organic frameworks, MOFs）分子篩膜領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究成果以通訊形式發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》上（Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15483-15487）。
MOFs是一類極具潛力的膜分離材料。然而，MOFs材料的骨架柔性極大降低了孔道本身的動(dòng)力學(xué)篩分及截留能力，對(duì)尺寸相近的氣體較難實(shí)現(xiàn)基于分子尺寸的精確篩分。因此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)MOFs材料孔道的精細(xì)調(diào)變，特別是孔徑的有效調(diào)節(jié)，是MOFs材料在氣體分子篩分領(lǐng)域取得突破的關(guān)鍵。研究團(tuán)隊(duì)首次提出“籠占據(jù)”來調(diào)變MOFs材料的籠徑，即將空間位阻顯著的離子液體（IL）限域負(fù)載到ZIF-8籠中（IL@ZIF-8），使分子截留關(guān)口由常規(guī)孔窗轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g受阻孔籠，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)MOFs材料分子篩分性能的精確調(diào)變。研究團(tuán)隊(duì)與北京化工大學(xué)仲崇立教授和陽慶元教授團(tuán)隊(duì)合作，理論模擬了材料的籠徑變化，以及離子液體與主體材料的相互作用。
在上述研究基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)將IL@ZIF-8納米基元與聚合物復(fù)合成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合膜，其對(duì)CO2/CH4和CO2/N2混合氣體的分離性能顯著提高，突破了聚合物膜的分離性能上限。該項(xiàng)研究不僅在天然氣純化和CO2燃燒后捕獲領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，而且有望拓展到其他基于MOFs材料的選擇性吸附和膜分離研究中。
大連化物所金屬有機(jī)骨架分子篩膜研究取得新進(jìn)展
該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院前沿科學(xué)重大突破項(xiàng)目的資助。
