摘要：2024年11月30日，中国科学院大连化学物理研究所首席研究员杨维慎、副研究员彭媛在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Metal-organic framework membranes with scale-like struct

制备具有高丙烯/丙烷选择性、高机械耐久性和易于扩大生产的金属有机框架（MOF）膜始终是一个挑战。

2024年11月30日，中国科学院大连化学物理研究所首席研究员杨维慎、副研究员彭媛在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Metal-organic framework membranes with scale-like structure for efficient propylene/propane separation》的研究论文，束伦为论文第一作者，杨维慎研究员、彭媛副研究员为论文共同通讯作者。

杨维慎，中国科学院大连化学物理研究所首席研究员，国家杰青。1983年本科毕业于哈尔滨师范大学；1986年、1990年硕博毕业于大连化学物理研究所；后留校任教。曾先后于英国伯明翰大学、德国弗劳恩霍夫界面工程与生物技术研究所、美国南加州大学作访问学者。

杨维慎研究员致力于膜与催化功能材料的理性设计与分子水平制备合成，已在Science、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、AIChE J.、J. Membr. SCI.等权威杂志上发表SCI文章400余篇，SCI引用27,000余次，H因子82；专利授权100余件；应邀撰写学术专著2部。

彭媛，中国科学院大连化学物理研究所副研究员。2010年本科毕业于四川大学获双学位；2010-2011年在中国科学技术大学进行理论学习；2017年获中科院大连化学物理研究所博士学位，导师：杨维慎研究员。随后留校任职。

彭媛副研究员主要从事具有高分离性能的新型膜材料结构设计与调控研究，包括金属-有机框架、共价有机框架、沸石分子筛、新型低维材料及系列复合材料等，作为第一作者先后在Science、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Commun.、Adv. Mater. Interfaces等国际著名期刊发表多篇论文。

受普遍存在的生物耐磨结构的启发，作者展示了具有切向法线交错结构的ZIF-67膜（TN-ZIF-67），用于一步获得聚合物级丙烯，该膜具有消除晶间缺陷、部分ZIF-67晶格柔性限制和膜表面抗磨损的优点。

TN-ZIF-67膜的最佳丙烯/丙烷混合物分离因子为221，并且经过1.5年的储存或反复打磨磨损后，分离性能保持不变。此外，这种独特的膜可以在直径为4 mm的管状基底上扩大生产。

这项工作展示了一种合理设计无缺陷、抗磨损MOF膜的策略，该膜具有卓越的分离性能和稳定性，可以满足未来的工业应用。

图1：TN-ZIF-67膜的示意图

图2：TN-ZIF-67膜的表征

图3：NS-ZIF-67和ZIF-67-CP的表征

图4：TN-ZIF-67膜的气体分离性能

图5：TN-ZIF-67膜的耐磨损性能

图6：TN-ZIF-67管状膜的特征和气体分离性能

综上，这篇论文研究了一种具有鳞片状结构的金属-有机框架（MOF）膜，用于高效分离丙烯和丙烷，通过模仿生物耐磨损结构，制备了具有优异分离性能、稳定性以及可扩展性的ZIF-67膜。

研究成果表明，这种TN-ZIF-67膜在分离丙烯/丙烷混合物时展现了221的最优分离因子，并且在经过1.5年的储存或反复砂纸磨损后，分离性能保持不变。

该膜还可以进一步在4 mm直径的管状基材上扩大生产，为未来工业应用提供了一种无缺陷、耐磨损、具有优越分离性能和稳定性的MOF膜设计策略。

该膜可以直接应用于化工生产中，特别是在需要大量丙烯作为原料的行业，如塑料、合成橡胶和合成纤维的生产。此外，在天然气净化和生物气体升级等领域，该膜可以用于分离和纯化气体，有助于提高能源利用效率和减少环境污染。

Shu, L., Peng, Y., Zhu, C. et al. Metal-organic framework membranes with scale-like structure for efficient propylene/propane separation. Nat. Commun., (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54898-4.

来源：华算科技