中國科學(xué)家制備出高穩(wěn)定MOF膜，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景

圖源：論文

據(jù)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所官方網(wǎng)站消息，該所研究員楊維慎、副研究員班宇杰團(tuán)隊制備出致密、穩(wěn)定的異質(zhì)晶格共生型金屬-有機骨架（MOF）膜，實現(xiàn)多元醇與水的高效分離，獲得聚合級乙二醇，與傳統(tǒng)減壓精餾相比節(jié)省約1/3的能耗，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上，并被選為熱點文章。

乙二醇等短鏈多元醇是重要的化工原料，工業(yè)上主要以水合環(huán)氧乙烷和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化路線制備得到，其粗產(chǎn)品中往往含有大量水。滲透氣化膜分離技術(shù)有望實現(xiàn)乙二醇與水的高效分離，但要求膜具備高度致密和穩(wěn)定的微結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對嚴(yán)苛的液相分離環(huán)境。MOF膜的發(fā)展為高效化工分離帶來機遇，但目前多應(yīng)用于溫和場景下的氣體分離。

在新研究中，團(tuán)隊選取了兩種不同晶格的MOF材料—MIL-53（Al）和amino-MIL-101（Cr），通過分步模塊化學(xué)策略，成功構(gòu)建了致密、穩(wěn)定的HLI膜。他們首先在氧化鋁陶瓷載體表面構(gòu)筑棒狀MIL-53（Al）陣列基層，再通過二次溶液生長，使amino-MIL-101（Cr）納米粒子嵌入MIL-53陣列間隙；通過高分辨掃描、透射電子顯微技術(shù)與二維拓?fù)淠M發(fā)現(xiàn)，兩種材料在特定化學(xué)環(huán)境下的生長互補，以及異質(zhì)晶格間的緊密連接，是獲得致密、穩(wěn)定HLI結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

研究發(fā)現(xiàn)，HLI膜呈現(xiàn)優(yōu)異的乙二醇脫水分離性能，連續(xù)運行675小時性能保持不變；可耐受反復(fù)的超聲波沖擊，10余次處理性能無衰減；可承受6bar的高壓氣體。經(jīng)過工業(yè)路線設(shè)計模擬，通過HLI膜滲透氣化技術(shù)進(jìn)行乙二醇脫水精制，其能耗與傳統(tǒng)減壓精餾技術(shù)相比，降低約32%。

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論文原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202114479

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標(biāo)簽： MOF膜 乙二醇