由分子筛或金属有机骨架（MOFs）组成的连续微孔膜具有高选择性和高渗透性。在气体分离方面得到了广泛的研究。多孔芳香族骨架材料（PAF）以其优异的稳定性和结构灵活性，适用于广泛的分离。目前，主流的PAF膜通常是用聚合物基体制备而成，但其分散的实体和边界缺陷削弱了其选择性和渗透性。此外，由于PAF的不溶性，连续型PAF膜的合成仍然是一个主要的挑战。

近日，东北师范大学朱广山教授，田宇阳报道了设计并合成了一种带有阳离子骨架的PAF（iPAF-5）。

文章要点

1）研究人员采用表面引发法制备了连续的IPAF-5膜。具有不同反阴离子(如Cl-、Br-或BF4-)的膜被用来分离包括H₂、CO₂和N₂在内的气体。合成的IPAF-5(Cl)膜允许所有气体通过，其连续通道具有合适大小的开口。而用溴（Br^-）或四氟硼酸（BF4^-）取代氯离子时，由于这两种离子半径都比Cl^-大，导致膜的开孔率变小，因此，当N₂通过iPAF-5(Br)和iPAF-5(BF₄)膜时，其动态直径较大的N₂的渗透率明显低于其他较小的气体。从而大大提高了对H₂/N₂和CO₂/N₂的选择性。

2）实验结果显示，以Br-为反离子的膜对H₂/N₂的选择性为72.7%，H₂透过率为51844个气体渗透单位（GPU）。当反离子被BF₄^-取代时，膜的CO₂透过率为23058 GPU，CO₂/N₂的最佳选择性为60。

这项研究表明，具有可调孔径的连续PAF膜在各种气体分离场合具有广阔的应用前景。

参考文献

Yue Ma, et al, Continuous  Porous  Aromatic  Framework Membranes with Modifiable Sites for Optimized Gas Separation, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202113682

https://doi.org/10.1002/anie.202113682