在众多气体分离与提纯方法中，基于薄膜材料的分离方法最为绿色节能。薄膜材料虽然优势明显、前景无限，但制备出可以与传统分离效率相媲美的薄膜材料却困难重重。在最新一期的nature materials中，来自美国、沙特阿拉伯和中国的研究者们报道，他们将亚微米级别的MOF晶体材料融合到高聚物材料中，最终将面心立方结构的MOF制备成理想气体分离薄膜。他们发现这一材料在气体分离方面表现出优异的性能，主要体现在两个气体分离领域：天然气中CO2和H2S的祛除；丁烷同分异构体的分离。研究表明，性能的提升主要来自于对MOF材料中有机连接体类型与尺寸的精细调控。
MOF材料具有其独特的孔道结构、高比表面积，因而在气体分离领域，特别是小分子气体分离方面表现出了很强的应用前景。近两年来，Science、Nature上的相关文章不绝于耳（请参见文末相关阅读）。MOF虽好但总有些缺点，比如其在甲烷中硫化氢的祛除、丁烷同分异构体分离方面就鲜见报道。原因主要有以下几点：1.稳定性，此处也可以理解为耐酸性；2.纯MOF成膜难度以及MOF与高聚物的兼容性；3.大孔径MOF合成以及孔径可调性。
本文从一种面心立方MOF出发，合成出新型MOF/Polymer复合薄膜材料。MOF结构中具有贯穿的四面体和八面体笼，表面具有独特的三角形窗口。通过调节MOF中有机连接部分的类型和尺寸，可以精确调变表面三角形窗口的大小，从而实现气体分离。
图文快解
图1 | rE-fcu-MOF/polymer复合薄膜材料的合成设计思路与结构表征
图2 | 气体分离效率
图3 | 孔结构与气体分离
图 4 混合气体分离性能
备注：由于小编学识有限，如有不科学之处，恳请方家指正，更多精彩内容请大家移步阅读原文。
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