JACS：复合膜的不确定性：从缺陷工程到薄膜加工

近年来，以金属-有机框架（MOF）分散聚合物为特征的复合膜引起了极大的关注。然而，MOF合成和薄膜制造策略中的不可复制性极大地限制了对其商业可行性的评估。MOF的可变性通常归因于其合成中细微变化引起的晶体缺陷，但对于缺陷对传输特性作用的定量研究非常罕见，因此很难阐明其结构-性能相关性。近日，麻省理工学院Zachary P. Smith研究了这些不确定性，并合成了两个原型MOF样品，使其具有相似的粒度、形态和胶体稳定性。

作者将缺陷工程策略与筛选实验相结合，合成了具有最大不同孔隙率的两种MOF，并为每种MOF和高性能聚合物6FDA-Durene制备复合膜，然后进行轻气体渗透测量试验，发现含低孔隙率UiO-66-NH₂的样品的CO₂/CH₄性能显著增强。

通过吸附机理研究，作者发现高孔隙率UiO-66-NH₂的吸附能力下降了50%，从而完全抵消了气体扩散带来的增强。作者通过多次重复实验，并且样品之间的差异足够大，从而足以掩盖低体积分数下两种MOF复合材料之间的渗透率和选择性差异。

 

参考文献：

Justin J. Teesdale et.al Uncertainty in Composite Membranes: From Defect Engineering to Film Processing JACS 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c08412

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c08412