丙烯（C3H6）是一种重要的低碳烯烃，是石油化工生产聚丙烯弹性体/塑料的主要原料。工业上，主要通过碳氢化合物裂解生产丙烯，在裂解过程中通常会产生丙烯和丙烷（C3H8）的混合物。由于两种气体相似的固有物理化学性质，丙烯/丙烷分离成为工业化生产中具有挑战性的七种化学分离之一。由无机填料和聚合物基质组成的杂化膜-混合基质膜（MMM）结合了无机膜高分离能力和聚合物膜加工灵活性的优点，成为膜领域的重要研究方向。金属有机骨架(MOF)，特别是结构多样、孔道有序的沸石咪唑骨架(ZIF)是一种优良的填料，可以克服膜分离技术发展中的材料缺陷。
近日，东北师范大学朱广山教授，Xiaoqin Zou报道了通过采用功能性ZIF-8和PIM-1，通过共价连接策略成功地提高了高效膜丙烯分离的界面相容性。混配合成的ZIF-8-CN与ZIF-8在晶体结构和孔道结构上具有相同的结构，红外光谱（IR）和核磁共振（NMR）证实了骨架中引入了氰基。
文章要点
1）研究人员首先制备了ZIF-8-CN纳米晶与PIM-1基体的混合基质膜，然后通过热驱动环化反应将聚合物链共价连接到晶体表面，改善了ZIF-8-CN@tPIM-1膜中ZIF-PIM的相相容性。化学结构、力学性能和溶剂溶解性结果揭示了所生成的三嗪环对ZIF-PIM界面强相互作用的影响。
2）实验结果表明，ZIF-8-CN@tPIM-1膜具有优异的丙烯渗透性能，其C3H6/C3H8选择性（~28）是纯ZIF-8CN/PIM-1（~8）的3倍，C3H6渗透率（~370Barrer）是已报道的ZIF-8混合基质膜中的最高值。
3）研究人员对分离机理进行了探讨，发现ZIF-8-CN的高选择性是由ZIF-8-CN的分子筛分特性决定，高渗透性是由于PIM-1的低输运阻力所致。
所制备的ZIF-8-CN@tPIM-1膜非常稳定，适用于分离C3H6/C3H8混合物，在石油化工中丙烯与丙烷的实际分离中具有巨大的应用前景。
参考文献
Ziyang Wang, et al, Covalent-Linking Enabled Superior Compatibility of ZIF-8 Hybrid Membrane for Efficient Propylene Separation, Advanced Materials. 2021
DOI: 10.1002/adma.202104606
https://doi.org/10.1002/adma.202104606
