可扩展的金属有机框架膜通过非经典结晶进行分子分离
Dongchen Shi1, Fen Huang1, Kai Xue2,3
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, National University of Singapore, 4 Engineering Drive 4, Singapore 117585, Singapore.
Science advances
|December 5, 2025
概括
一种新的转稳相结晶 (MPC) 策略可以精确制造统一的金属有机框架 (MOF) 膜. 这一突破提高了工业应用的分子分离性能和可加工性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 膜为选择性分子分离提供精确的孔径控制.
- MOF纳米分散的高表面能量阻碍了膜组装,导致非选择性的粒边界和较差的可加工性.
- 目前的方法在实现工业用途的均和无缺陷的MOF膜结构方面面临挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的策略,用于制造高精度和结构均的MOF膜.
- 为了克服高表面能量在MOF纳米分散的局限性,以改善膜组装.
- 为了提高MOF膜的性能和可扩展性,用于工业分子分离.
主要方法:
- 一种利用非经典结晶路径的转稳相结晶 (MPC) 策略.
- 集成sol-gel涂层,蒸汽相反应和用于膜制造的连接物插入.
- 通过结合连接体来调整MOF膜孔径.
主要成果:
- 通过MPC制造高精度和结构均的MOF膜.
- 阿尔-MOF膜表现出优异的溶剂透率和溶解物保留率.
- 证明了在高压下增强的稳定性和长期运行.
- 通过结合联体来调整孔径,进一步提高了分子分离性能.
- 一个可扩展的10管管状MOF膜模块,有效面积为230cm2的模块被成功演示.
结论:
- 该MPC战略为无缺陷的MOF膜制造提供了一个可行的途径.
- 基于MPC的MOF膜显示了工业分子分离工艺的巨大潜力.
- 开发的方法允许调节孔径,从而提高分离效率和可扩展性.
