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Angew. Chem. :COF納米片誘導制備100 nm晶態MOF膜用于丙烯丙烷高效分離2023-06-14
金屬-有機框架(MOF)膜在氣體混合物高效分離中具有重要應用前景。超薄、無缺陷MOF膜的規模化制備是重要發展方向。晶種誘導的二次生長在MOF膜制備中應用較為普遍,但目前膜的厚度偏大,分離性能較低。

為此,天津大學的姜忠義教授、何光偉教授和新加坡國立大學的趙丹教授合作,提出了一種用共價有機框架(COF)納米片誘導MOF晶種生長的策略,該策略具有以下優點:首先,COF納米片中高密度且均勻分布的表面電荷促進了MOF在COF納米片表面快速、均勻成核,并誘導異質外延生長;其次,高縱橫比的COF納米片有利于高縱橫比的MOF晶種的合成;另外,COF納米片均勻的納米級孔為分子分離提供了低阻力的傳質路徑。

將帶電COF納米片用作MOF晶核沉積基質,COF表面帶電官能團通過強靜電作用吸引ZIF-8前驅體富集,從而加速異相成核以產生縱橫比超過150的二維ZIF-8@COF的高質量晶種。

 

 

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通過真空輔助自組裝,二維晶種在有機基底上形成緊密而均勻的晶種層。隨后經過二次生長制備出厚度為~100 nm的ZIF-8膜。為目前二次生長法制備的最薄MOF膜。

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所制備的ZIF-8膜表現出優異的C3H6/C3H8分離性能, C3H6通量超過了幾乎所有現有的MOF膜,且展現出良好的長期運行穩定性。通過在多孔有機基底上生長ZIF-8膜,實現了超薄柔性多晶MOF膜的制備,具有工業應用的潛力。最后,用帶電COF納米片誘導合成了ZIF-67@COF和UiO-66@COF兩類晶種,并實現了超薄、無缺陷ZIF-67和UiO-66膜的制備,從而證明了該策略的普適性。

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文信息

Growing ZIF-8 Seeds on Charged COF Substrates toward Efficient Propylene-Propane Separation Membranes

Yunchuan Pu,?Mingang Zhao,?Xu Liang,?Shaoyu Wang,?Dr. Hongjian Wang,?Ziting Zhu,?Dr. Yanxiong Ren,?Zhiming Zhang,?Prof. Guangwei He,?Prof. Dan Zhao,?Prof. Zhongyi Jiang

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202302355

 

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