分离是化学工业中能耗最高的过程之一，基于膜的分离技术有助于显著降低能耗。作为分子筛膜，金属有机骨架（MOF）载体层具有广阔的前景，但只有少数MOF膜显示出预期的分离性能。主要原因是非选择性晶界迁移及MOF框架柔韧性，尤其是不可避免的接头旋转。

有鉴于此，华南理工大学王海辉教授，魏嫣莹研究员，汉诺威莱布尼兹大学Jürgen Caro报道了一种晶体工程策略，以平衡Co-Zn双金属沸石咪唑酸盐骨架（ZIF）膜的晶界结构和骨架柔韧性，并充分利用它们对改善膜质量和分离性能的作用。它揭示了两个折衷因素之间的良好平衡，从而实现了一个“最佳点”，该点提供了高达200的最佳C₃H₆/C₃H₈分离系数。

文章要点

1）通过一种简便的一步式快速电流驱动合成方法，在20分钟内制备了一系列双金属Zn_(100-x)Co_x-ZIF膜。Co/Zn双金属膜的C₃H₆ / C₃H₈分离性能获得了两个“火山”图，揭示了晶界结构和骨架柔韧性之间的“跷跷板”行为。此外，取向指数（OI）和Co％已被确定为理解分离因子的两个关键参数。

2）Zn₈₂Co₁₈-ZIF膜在两个因素（骨架柔韧性和晶界结构）之间取得了最佳平衡，表明C₃H₆ / C₃H₈分离系数为200，具有出色的稳定性。

该研究突显了在设计高质量分子筛MOF膜时，晶界结构和骨架柔韧性之间的微妙平衡。

Qianqian Hou, et al, Balancing the Grain Boundary Structure and the Framework Flexibility through Bimetallic MOF Membranes for Gas Separation, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c02181

https://doi.org/10.1021/jacs.0c02181