第一作者：Xiaoli Ma, Prashant Kumar, Nitish Mittal

通讯作者：Xiaoli Ma, Michael Tsapatsis

通讯单位：明尼苏达大学（美国）

研究亮点：

1. 发展了一种配体诱导的气相制备法，实现了高选择性高透过性ZIF-8膜的合成。

2. 实现了丙烯/丙烷的有效分离。

对于MOF而言，做膜是不二之选。作为一种全新的膜材料，MOF膜在改造高能耗高污染的化工分离过程领域，极具吸引力。如何控制成膜的孔结构，以是实现选择性和透过性的最优化，是低成本、大规模制备MOF膜材料的关键。

有鉴于此，美国明尼苏达大学Xiaoli Ma和Michael Tsapatsis团队发展了一种配体诱导（LIPS）气相制备高选择性高透过性ZIF-8膜的新策略。

图1. LIPS制备的ZIF-8膜的透过性

2016年，Rob Ameloot团队报道了一种CVD方法，经过ALD氧化沉积和2-甲基咪唑配体蒸汽后处理两步，最终实现了在Si片上制备ZIF-8薄膜，并应用到微电子领域。

图2. 前人利用CVD制备ZIF-8薄膜

Nature Materials 2016, 304–310.

和之前的所有气相法不一样的是，本文所述的方法是首先通过ALD在氧化铝表面沉积一层致密而不具有透过性的ZnO膜。在ALD过程中，二乙基锌和氧化铝表面的羟基反应，然后经过水蒸气处理，得到水合ZnO，完成一次ALD循环。

研究所采用的氧化铝基底具有2-5 nm孔结构，在经过处理前对丙烯的透过性为10⁻⁶ mol Pa⁻¹ m⁻² s⁻¹。经过8圈ALD沉积之后，透过性降低为10⁻⁸ mol Pa⁻¹ m⁻² s⁻¹，经过10圈之后，进一步降低到2 X 10⁻¹¹ mol Pa⁻¹ m⁻² s⁻¹，几乎不可透过性。

然后，研究人员将ALD循环10圈后的材料置于2-甲基咪唑蒸汽,形成ZIF-8，透过性得到大幅提高，丙烷/丙烯选择性也得到增强。以10-20圈ALD循环得到的ZIF-8/Al2O3材料为研究对象，丙烯选择性接近100%，透过性>10⁻⁸ mol Pa⁻¹ m⁻² s⁻¹。

总之，这项研究为低成本、大规模制备MOF膜材料提供了新策略。

图3. LIPS制备的ZIF-8膜的微结构

图4. LIPS制备的ZIF-8膜的水洗前后衍射对比

参考文献：

Xiaoli Ma, Prashant Kumar, Nitish Mittal, Michael Tsapatsis et al. Zeolitic imidazolate framework membranes made by ligand-induced permselectivation. Science 2018, 361,1009-1011.

DOI: 10.1126/science.aat4123

http://science.sciencemag.org/content/361/6406/1008