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09
2026
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09
AFM：甲酸“拆”出ZIF-8复合膜，乙烯/乙烷分离新突破
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研究背景
金属有机框架（MOF）因其可调的孔道结构和化学功能性，在分子分离领域备受关注。然而，传统晶态MOF膜面临晶间缺陷、柔性开门效应导致的筛分精度不足等挑战。MOF衍生非晶材料虽兼具无序固体的加工性与微孔骨架的分子筛潜力，但在化学相容的非晶基质中可控再生晶态域仍属难题。ZIF-8作为典型柔性MOF，其C₂H₄/C₂H₆分离性能受限于孔道形变引起的选择性-渗透性博弈。因此，开发一种既能保留晶态筛分特性、又能抑制结构柔性、同时实现膜结构一体化的新策略，对突破分离瓶颈具有重要意义。
本文摘要
金属-有机框架（MOF）衍生的非晶态材料结合了无序固体的可加工性与晶态微孔骨架的分子筛分特性；然而，在化学相容的非晶态基质中控制晶态域再生仍具挑战性。本文提出一种牺牲配位破坏策略，其中甲酸（FA）通过质子转移和配体交换暂时扰动ZIF-8的Zn-2-甲基咪唑配位网络，生成甲酸处理的ZIF-8前驱体（FZIF-8）。仅加热处理可将FZIF-8转化为ZIF-8衍生的非晶中间体（aZIF-8），而2-甲基咪唑（mim）辅助的热-压耦合处理则促进FA衍生物种的去除、结构重组和原位结晶，从而获得自锁晶态-非晶态ZIF-8复合膜（scaZIF-8）。增加mim含量可系统调控原位结晶程度、晶粒尺寸、可及微孔率和域分布。所得的晶态-非晶态界面结构相对于晶态ZIF-8，表现出减弱的开门行为以及更窄的有效分子筛分窗口。这些特征使得scaZIF-8(10)膜在0°C下对等摩尔C₂H₄/C₂H₆混合物具有2871 Barrer的乙烯渗透性和10.1的乙烯/乙烷分离因子。本工作展示了牺牲配位破坏作为构建晶态-非晶态MOF复合膜的途径，并突显了晶态-非晶态结构设计在调控分子筛分行为和气体传输性能方面的潜力。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/2V9cHk2AW4JyQhIGpMwU-w
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