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26
2026
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06
Nat. Commun.: 用“时间换温度”，MOF玻璃膜加工的新思路
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背景
气体分离过程长期依赖深冷分离、吸附或吸收等高能耗技术，发展低能耗膜分离体系已成为工业绿色转型的重要方向。金属有机框架（MOF）因其高度有序的孔结构和可调功能，被认为是构建高性能分离膜的理想材料。然而，传统MOF膜在制备过程中普遍面临两大瓶颈：一是晶体膜易产生晶界缺陷，二是复合膜在加工过程中往往需要高温或溶剂条件，导致结构稳定性和可加工性难以兼顾。近年来，MOF玻璃的出现为这一问题提供了新路径，其致密连续结构可避免晶界缺陷，同时具备类似玻璃的可加工性。但在构建晶体-玻璃复合（CGC）膜时，仍存在关键挑战：玻璃相的熔融温度通常高于晶体MOF的分解温度，导致高性能填料在加工过程中被破坏，从而限制了材料体系的拓展。
创新
近日，天津工业大学乔志华教授团队联合澳大利亚昆士兰大学侯经纬教授团队引入经典高分子物理中的“时间–温度等效原理”，作为指导MOF玻璃复合膜制备的核心设计工具。通过“以时间换温度”的策略，在接近玻璃转变温度（Tg）而非传统高熔融温度条件下，延长处理时间，使MOF玻璃逐步获得足够的结构重排能力，从而实现对晶体MOF填料的包覆与复合。该方法成功将加工温度降低至380–400 °C区间，有效避免了UiO-66、MOF-801、Mg-MOF-74等热敏MOF的分解。最终构建的晶体-玻璃复合膜兼具两类材料优势：玻璃相提供连续致密结构与良好成膜性，晶体相保留高选择性孔道，实现对CO₂/N₂、CH₄/N₂及C₄烃类混合物的*分离。同时，该策略无需复杂工艺，仅通过时间与温度协同调控即可实现材料性能优化。
意义
这项研究的核心价值在于，将“加工动力学”引入膜材料设计，从根本上突破了传统依赖高温加工的限制，为热敏多孔材料的集成提供了通用解决方案。在应用层面，该策略显著拓宽了MOF复合膜的材料选择范围，使更多高性能但热稳定性有限的MOF能够被有效利用，从而推动气体分离膜向更高性能和更复杂体系发展。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/0kDj7YtJyfW0S7SZ5L63Lg
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