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09
2026
-
06
NC:突破ZIF-67膜应用瓶颈：仿生“切-法向”结构兼顾分离与耐磨
作者：
研究背景
丙烯（C₃H₆）是化工生产中重要的基础原料，聚合级丙烯（纯度 > 99.5%）的需求巨大。丙烯主要通过蒸汽裂解工艺生产，但该过程通常伴有丙烷（C₃H₈）。由于丙烯和丙烷的物理化学性质极为相似，两者的分离成为能耗*高的分离过程之一。开发高效的丙烯/丙烷分离技术，对于实现高附加值产品的生产和全球节能降耗具有重要意义。
分子筛膜技术因其能够实现*的尺寸/形状识别，为丙烯/丙烷分离提供了一条节能、经济的途径。在众多分子筛膜材料中，金属有机框架（MOF）因其结构多样、孔径可调、孔隙率高等优点而备受关注。其中，沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8和ZIF-67（后者由Co²⁺和2-甲基咪唑构成，孔径约0.33 nm，略小于ZIF-8）被认为是具有潜力的候选材料。然而，ZIF-67膜在实际应用中主要面临两大挑战：一是晶粒间生长不完整导致的晶界缺陷；二是MOF膜固有的脆性使其在实际操作中易受刮擦或磨损，导致性能下降。因此，如何同时消除晶界缺陷、提高膜的机械稳定性，并实现高精度的丙烯/丙烷筛分，是该领域亟待解决的关键问题。
本文摘要
制备具有高丙烯/丙烷选择性、高机械耐久性且易于放大的金属有机框架（MOF）膜始终是一个挑战。受自然界中普遍存在的生物耐磨结构启发，在此展示了一种具有切向-法向交错结构（TN-ZIF-67）的ZIF-67膜，用于一步获得聚合级丙烯。该膜具有消除晶间缺陷、部分限制ZIF-67晶格柔性以及膜表面抗磨损的优点。TN-ZIF-67膜表现出优异的丙烯/丙烷混合物分离因子（221），并且在储存1.5年或经过反复砂纸打磨磨损后，其分离性能保持不变。这种独特的膜结构可进一步在直径4毫米的管状基底上放大。这项工作展示了一种策略，用于合理设计无缺陷、抗磨损且具有优异分离性能和稳定性的MOF膜，有望满足未来的工业应用需求。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/lD3ruqqHMNrzc7PyQCF3aw
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