中国科学家制备出高稳定MOF膜，具有广阔的工业应用前景

图源：论文
据中国科学院大连化学物理研究所官方网站消息，该所研究员杨维慎、副研究员班宇杰团队制备出致密、稳定的异质晶格共生型金属 – 有机骨架（MOF）膜，实现多元醇与水的高效分离，获得聚合级乙二醇，与传统减压精馏相比节省约 1/3 的能耗，具有广阔的工业应用前景。研究成果发表在《德国应用化学》上，并被选为热点文章。
乙二醇等短链多元醇是重要的化工原料，工业上主要以水合环氧乙烷和生物质转化路线制备得到，其粗产品中往往含有大量水。渗透气化膜分离技术有望实现乙二醇与水的高效分离，但要求膜具备高度致密和稳定的微结构，以应对严苛的液相分离环境。MOF 膜的发展为高效化工分离带来机遇，但目前多应用于温和场景下的气体分离。
在新研究中，团队选取了两种不同晶格的 MOF 材料— MIL-53（Al）和 amino-MIL-101（Cr），通过分步模块化学策略，成功构建了致密、稳定的 HLI 膜。他们首先在氧化铝陶瓷载体表面构筑棒状 MIL-53（Al）阵列基层，再通过二次溶液生长，使 amino-MIL-101（Cr）纳米粒子嵌入 MIL-53 阵列间隙；通过高分辨扫描、透射电子显微技术与二维拓扑模拟发现，两种材料在特定化学环境下的生长互补，以及异质晶格间的紧密连接，是获得致密、稳定 HLI 结构的关键。
研究发现，HLI 膜呈现优异的乙二醇脱水分离性能，连续运行 675 小时性能保持不变；可耐受反复的超声波冲击，10 余次处理性能无衰减；可承受 6bar 的高压气体。经过工业路线设计模拟，通过 HLI 膜渗透气化技术进行乙二醇脱水精制，其能耗与传统减压精馏技术相比，降低约 32% 。
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论文原文：https://onlinelibrary 。wiley 。com/doi/10 。1002/anie 。202114479
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