近期有关MOF(特别是ZIF-8)分离膜相关研究进展显著。为尽快从基础研究走向工业应用,目前仍存在高分离性能与工业过程绿色环保不可兼得、C3H6/C3H8分离性能受操作压力和原料气组成影响较大等关键问题亟需解决。 为应对上述挑战,我们开发了一种基于超临界流体技术的新型高性能MOF膜制备工艺。利用超临界CO2作为反应溶剂,在Zn-基过渡层修饰的多孔载体表面分别通过原位和晶种辅助超临界生长法制备出连生性良好的ZIF-8膜,在C3H6/C3H8分离中表现出优异的分离性能;同时也实现了CO2和有机配体的高效回收再利用,巧妙解决了ZIF-8膜绿色环保制备与优异分离性能难以兼得这一长期掣肘。 为提升ZIF-8膜操作稳定性,进一步开发了低温制备ZIF-8膜工艺,通过将反应温度降低至冰点以下,显著降低了ZIF-8晶粒在溶液相中的成核与生长速率,得以对ZIF-8膜微结构进行精细调控。制得的ZIF-8膜不仅连生致密,且膜厚也保持在1 μm以下,有望同时具备高C3H6/C3H8分离选择性与高C3H6渗透通量。最优合成条件下,制得ZIF-8膜的C3H6/C3H8理想分离选择性高于200,同时具有可观的C3H6渗透通量;此外其C3H6/C3H8分离因子在高操作压力和原料气组成改变等情况下仍保持稳定。 此外,还将介绍课题组近期在超低温条件下合成Gallate-MOF膜方面的研究进展。通过优化其微结构,显著提升了膜材料的C2H4/C2H6分离性能。