【材料】华南理工大学王海辉教授团队在电驱动混合配体策略微调刚性ZIF-8膜孔径方面取得新进展

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21世纪以来，由于不可再生能源如煤、石油和天然气等化石燃料的消耗量与日俱增而其储存量却不断降低，人们愈发意识到寻找一种新型可再生清洁能源来抑制能源危机进一步扩大化的必要性。甲烷作为一种新型清洁能源，在所有的碳氢化合物中具有最高的氢碳比，可用于发电、烹饪、热源和燃料等多个方面。可再生能源沼气含有大量的甲烷，但与此同时也含有大量的二氧化碳。因此，如何去除沼气中的二氧化碳进而得到高纯度的甲烷是我们面临的主要问题与挑战。传统的手段运用吸附或者氨溶液吸收的方法去除二氧化碳提纯甲烷，但由于吸附剂/溶剂需要再回收循环利用使得操作成本花费较高。膜分离作为一种有前景的分离技术，具有低能耗、高效率和易操作等优点，已经吸引了越来越多学者的关注。尤其是金属有机骨架膜中的ZIF系列，因其热稳定性良好和孔隙率高等优点，已被广泛应用于分离领域。而ZIF-8的孔径刚好介于二氧化碳和甲烷分子尺寸之间，理论上可以实现其高效分离。

近日，华南理工大学王海辉教授团队利用快速电流驱动法一步制备出具有相对刚性且可连续调节孔尺寸的混合配体ZIF-7_x-8膜，其展现出了优越的CO₂/CH₄分离性能。XRD精修结果证明得到的ZIF-7_x-8膜具有刚性相结构。在此工作中，ZIF-7₂₂-8膜对CO₂/CH₄的分离因子高达25，比传统ZIF-8膜提高了近一个数量级，且具有长期的升降温稳定性。这种“刚性和缩孔”同步进行的双策略思路，可被进一步应用于其他柔性MOF膜的制备以提高气体分子的筛分性能。

该研究成果发表于Angew. Chem. Int. Ed.（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 327-331），并被遴选为VIP文章。此研究工作的第一作者为硕士研究生侯倩倩，通讯作者为王海辉教授、魏嫣莹研究员和Jürgen Caro教授。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

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