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14
2026
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04
ACS: 配位编辑实现一维定向MOF膜的几何选择分离
作者：
背景
烷烃异构体（如C₆体系）的分离在炼油与精细化工中至关重要，但由于分子尺寸与形状差异仅在亚埃级别，传统方法（如精馏）不仅能耗高，而且效率受限。膜分离虽具连续化与低能耗优势，但现有材料普遍难以兼顾高通量与高选择性，尤其在液相体系中更具挑战。问题的核心不仅在于“孔有多大”，更在于“分子如何在通道中移动”。传统MOF膜多为三维笼状结构，分子在传输过程中需要频繁改变方向，导致路径曲折、扩散效率低；而如果能够构建沿膜厚方向高度对齐的一维通道，则有望实现近似直线的低阻传输。然而，对于铝基金属有机框架这类强配位、各向异性生长材料，实现连续、致密且定向排列的膜结构具挑战。
创新
近日，南京工业大学潘宜昌研究员团队提出“逐步配位编辑策略”，从根本上重构MOF膜的形成路径，实现结构与传输的协同优化：
内生结晶路径构建：区别于传统“成核-生长”机制，先形成配位饱和的预结构骨架，再在其内部触发结晶，实现膜的连续构筑；
成膜与结晶解耦：通过分阶段配位交换与热处理，将“膜连续性建立”与“晶体有序化”分离，避免各向异性晶体无序堆积；
一维通道定向排列：诱导Al-MOF中本征一维孔道沿膜厚方向高度对齐，构建低曲折度传输路径；
界面与结构同步优化：实现致密晶界与强界面结合，消除非选择性缺陷通道；
几何主导分离机制：利用分子尺寸与形状差异，实现对线性与支链烷烃的区分；
性能突破与复杂体系验证：在多组分体系中将线性异构体含量从30%提升至81.5%，同时保持高通量与长期稳定性。
意义
该工作从“通道几何结构”出发，重新定义了膜分离的核心设计逻辑。不同于传统依赖孔径或化学相互作用的策略，本研究表明，通道的取向与连通方式同样是决定分离效率的关键因素。通过引入“内生结晶”路径，研究不仅解决了Al-MOF膜难以成膜的问题，也为构建高度有序的各向异性通道提供了通用方法。同时，该体系在液相复杂体系中的稳定表现，进一步证明了其工业应用潜力。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/cmaSUpFz5gYXERGs48BozQ
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