在膜系统中实现对渗透和选择性的调节可以有效地缓解传统的能量密集型分离。金属有机骨架（MOF）是一类重要的结晶型多孔材料，其分子尺寸可调，因而在气体吸附分离中具有广泛的应用前景。
近日，新加坡国立大学赵丹教授，天津工业大学仲崇立教授报道了一种将柔性二维MOF纳米片（MONs）与氧化石墨烯纳米片复合而成的压力响应型超薄膜（~100 nm），用于CO2分离。
文章要点
1）研究人员使用一种改进的界面合成方法在空气/水界面处制备了Cu(dhbc)2(bpy)·H2O MONs。将获得的纳米片分散在异丙醇（0.02 mg mL-1）中，形成具有明显丁达尔效应的胶体悬浮液。光学和原子力显微镜图像清楚地揭示了其分层的形态，其横向尺寸约为8 μm，均匀厚度约为4.4 nm（对应于4-5个原子层）。此外，通过HRTEM和SAED，研究人员在几层MONs中观察到了结晶MOF。HRTEM图像中放大的原子排列证实了在空气/水界面成功地制备了Cu(dhbc)2(bpy)·H2O膜。
2）通过控制气体渗透方向以利用MONS的压力响应相变，研究人员在所合成的膜中观察到了CO2诱导的闸门开启-关闭特性，伴随着CO2渗透率的急剧增加（从173.8增加到1144个气体渗透单位），CO2/N2和CO2/CH4选择性分别从4.1%和4%增加到22.8%和19.6%。
3）研究人员通过分子动力学模拟进一步阐明了MONS的柔性特征和CO2分离机理。
参考文献
Yunpan Ying, et al, Pressure-Responsive Two-Dimensional Metal-Organic Framework Composite Membranes for CO2 Separation, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202017089
https://doi.org/10.1002/anie.202017089
