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天津工業(yè)大學(xué)仲崇立&喬志華等，最新Nature Materials！

來(lái)源：時(shí)間：2023-05-19 16:14:38 瀏覽：2234次

第一作者： Zibo Yang、Youssef Belmabkhout和Lauren N. McHugh

通訊作者：仲崇立教授、喬志華研究員和Michael D. Guiver

通訊單位：天津工業(yè)大學(xué)和天津大學(xué)

DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-023-01545-w

研究背景

具有超高滲透率和實(shí)際選擇性的膜可以極大降低工業(yè)氣體分離的成本，如甲烷/氮?dú)猓–H₄/N₂）分離。盡管膜通常形成在支撐層上或與聚合物基質(zhì)混合，限制了氣體的滲透性，但由金屬有機(jī)骨架（MOFs）等多孔材料制成的先進(jìn)膜可實(shí)現(xiàn)良好的氣體分離性能。基于此，天津工業(yè)大學(xué)仲崇立教授和喬志華研究員、天津大學(xué)Michael D. Guiver等人報(bào)道了利用聚合物熱分解輔助熔融策略，從結(jié)晶分子篩咪唑酸骨架ZIF-62開始，合成了一種非晶態(tài)玻璃泡沫，a_gfZIF-62，其中a, g和f分別表示非晶態(tài)、玻璃和泡沫。

文章要點(diǎn)

1、研究發(fā)現(xiàn)，摻入的低分子量聚乙烯亞胺在熱分解過(guò)程中釋放出CO₂、NH₃和H₂O氣體，形成大量多樣的孔隙。由此極大增加了孔隙的連通性，并保持了結(jié)晶的ZIF-62超微孔，允許超高的氣體滲透率和良好的選擇性。

2、作者制備了厚度為200-330 μm，面積為8.55 cm²的自支撐圓形a_gfZIF-62膜，具有良好的性能，其中CH₄滲透率為30000-50000個(gè)氣體滲透率單位，比其他報(bào)道的膜高出約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并且還有優(yōu)異的CH₄/N₂選擇性（4-6）。

圖文展示

圖1. a_gfZIF-62的制備與表征

圖2. a_gfZIF-62的形成途徑和機(jī)制

圖3.不同厚度a_gfZIF-62膜的表征

圖4. a_gfZIF-62膜的CH₄/N₂分離性能

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