久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

 與傳統(tǒng)的分離工藝相比，膜分離技術(shù)具有較低的能耗和環(huán)境友好性，因此在純化和分離方面起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，金屬有機(jī)框架材料（MOF）由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和多功能性逐漸成為膜材料研究的熱點(diǎn)。而MOF膜的多晶性質(zhì)對(duì)其制造和應(yīng)用提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，科學(xué)家們致力于減少M(fèi)OF膜的晶界缺陷和裂紋，盡管得到改善，但晶界的問(wèn)題仍未解決。

MOF玻璃作為新型MOF材料具有易于加工、結(jié)構(gòu)可調(diào)、成分多樣性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，引起了廣泛地關(guān)注，MOF玻璃材料極有可能推動(dòng)沒(méi)有晶界結(jié)構(gòu)的高性能膜的出現(xiàn)。但是，到目前為止還沒(méi)有關(guān)于MOF玻璃基膜的報(bào)道。

亮點(diǎn)

近期，天津大學(xué)姜忠義、潘福生團(tuán)隊(duì)和寧波大學(xué)李硯碩、金花合作首次報(bào)道了一種ZIF-62 MOF玻璃膜，并探索了其固有的氣體分離特性。研究人員通過(guò)在多孔陶瓷氧化鋁載體上合成的多晶ZIF-62 MOF膜進(jìn)行熔融淬火處理來(lái)制造MOF玻璃膜。熔融的ZIF-62相滲透到載體的納米孔中，并消除了所得玻璃膜中的晶間缺陷，使得MOF膜的分子篩分能力顯著增強(qiáng)。這種MOF玻璃膜將會(huì)推動(dòng)各種具有高分離性能的分子篩膜的發(fā)展。

MOF玻璃膜的合成及表征

研究人員首先將氧化鋁載體放置在充滿(mǎn)合成溶液的四氟內(nèi)襯反應(yīng)釜中，并將其置于100°C的烘箱中加熱48小時(shí)；然后將制備的ZIF-62膜進(jìn)行熔融淬火處理，即在管式爐中加熱使固體完全熔融，隨后冷卻使ZIF-62變?yōu)椴ＡB(tài)，即可得到ZIF-62玻璃膜。

從圖1可以看出熔融淬火的ZIF-62玻璃膜顯示出明顯的形態(tài)變化，ZIF-62的晶體形狀消失；XRD圖譜中除了底物外幾乎沒(méi)有峰，表明ZIF-62晶體成功轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)；圖1e顯示玻璃態(tài)大量滲入載體，這是由于毛細(xì)作用力使得MOF熔體很容易填充。

圖1. ZIF-62 MOF玻璃膜表征

氣體分離性能

研究人員使用Wicke-Kallenbach技術(shù)對(duì)玻璃膜的單組分氣體滲透和雙組分混合氣體分離性能進(jìn)行表征。圖2顯示了單一氣體滲透率與分子動(dòng)力學(xué)直徑的關(guān)系，可以看出玻璃膜的平均孔徑在CO2和N2之間，而且在25℃下，H2/N2、H2/CH4、CO2/N2和CO2/CH4氣體對(duì)的理想選擇性分別達(dá)到了53、59、23和26，遠(yuǎn)高于相應(yīng)的克努森數(shù)（3.7、2.8、0.8和0.6）。表明研究人員所制備的玻璃膜具有出色的氣體分離性能。

圖2. 氣體滲透率與分子動(dòng)力學(xué)直徑的關(guān)系

隨后，研究人員使用二元?dú)怏w混合物（H2/CH4，CO2/N2，CO2/CH4）進(jìn)一步測(cè)試MOF玻璃膜。結(jié)果如圖3所示，等摩爾H2/CH4混合物的選擇性為50.7，顯示出與理想氣體選擇性一致的結(jié)果，并隨著壓力的升高，CH4的滲透率基本保持不變。該MOF玻璃膜的出色性能不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了Robeson上限曲線，而且超過(guò)了迄今為止報(bào)道的大多數(shù)純多晶MOF膜。

圖3. 分離性能表征

穩(wěn)定性能測(cè)試

研究人員通過(guò)CO2/N2分離進(jìn)行了穩(wěn)定性研究。如圖4所示，在48小時(shí)的測(cè)試過(guò)程中，分離性能基本保持不變。隨后以蒸汽為進(jìn)料氣探究其水穩(wěn)定性，可以看出CO2/N2的選擇性幾乎恒定，24h后水蒸氣幾乎填滿(mǎn)了玻璃膜的微孔，導(dǎo)致極低的滲透率，然后將膜在180℃下活化2h，隨即性能恢復(fù)到原始值。表明該ZIF-62 MOF玻璃膜具有優(yōu)異的水穩(wěn)定性。

圖4. 穩(wěn)定性表征

多功能性

研究人員為了證明該制造方法的多功能性，在無(wú)孔玻璃板上制備了ZIF-62玻璃膜。如圖5所示，由于MOF玻璃和玻璃板都是疏水性質(zhì)，因此熔融的MOF液體能夠更好地散布在玻璃板上并形成了強(qiáng)粘附力的致密膜。表面該方法具有在載體上大規(guī)模制備MOF玻璃膜的潛力。

圖5. 直徑5cm載體上的ZIF-62玻璃膜

在本篇文章中，研究人員通過(guò)熔融淬火過(guò)程將多晶膜轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲郧覠o(wú)晶界的MOF玻璃膜并成功將其用于氣體分離，不僅顯示出高分離性能還表現(xiàn)出了優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，具有極高的實(shí)際應(yīng)用性。我們相信，研究人員所介紹的這種MOF玻璃膜將極大地推動(dòng)各種具有高分離性能的分子篩膜的發(fā)展，而且有望通過(guò)大規(guī)模應(yīng)用來(lái)制造這種膜！