哈工大《JACS》：合成聚合物編織MOFs玻璃膜實現超強耐壓碳捕集！

哈工大化工與化學學院教授、城鄉水資源與水環境全國重點實驗室成員邵路團隊合成聚合物編織金屬有機框架玻璃膜。相關研究以《合成聚合物編織金屬—有機框架玻璃膜用于超強耐壓碳捕集》（SynthesizingPolymer Woven Metal-organic Framework Glass Membranes for Exceptional Pressure-tolerantCarbon Capture）為題發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。該成果拓展了功能性金屬有機框架玻璃合成的工具箱，為開發下一代氣體分離膜提供新途徑。

論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c17503

可液態加工的金屬有機框架玻璃重新定義了節能碳捕集膜的理想材料。然而，金屬有機框架玻璃膜仍存在孔隙連通性差、孔隙率不足和耐壓性差的問題，阻礙了膜技術在煙氣脫碳、天然氣純化等方面的可持續應用。

為解決以上問題，團隊受自然界蜘蛛絲結構啟發，合成了全新的聚合物編織金屬有機框架玻璃家族。在熔融過程中，編織聚合物可防止晶格變形，同時伴隨納米相界面分離演變，有效調節動力學傳質效率和熱力學極性吸附效應。新合成的聚合物編織金屬有機框架玻璃膜包含相互連接的亞納米貫穿通道網絡，這種沿聚合物鏈的高密度極性域具有優異吸附能力，從而大幅度提升碳捕集分離性能。得益于獨特的編織增強框架，聚合物編織金屬有機框架玻璃膜表現出前所未有的壓力耐受性，能耐高達7.5個大氣壓，（現有的金屬有機框架玻璃膜僅耐1個大氣壓左右）。該研究成果的潛在應用涵蓋惰性氣體凈化、廢氣處理和關鍵低碳分離等領域，可將膜科學、化學工程、材料化學、物理化學、納米科學和環境工程等跨領域緊密聯系在一起。

pw-MOF玻璃膜的合成（A）pw-MOF晶體“固-液-固”轉化為玻璃膜的示意圖 （B）pw-MOF玻璃膜的漸進優化過程 （C）膜納米相界面分離（Nano-IS）機理示意圖 （D）與其他先進碳捕集材料的性能對比

哈工大為論文第一通訊單位。化工與化學學院博士研究生楊延為論文第一作者，邵路教授、姜旭副研究員和愛丁堡大學工程學院鄭哲賢（Cher Hon Lau）博士為論文共同通訊作者。化工與化學學院研究生劉威豪、郭磊，本科生郝婧妍等參與相關研究工作。

該研究工作獲國家重點研發計劃、國家自然科學基金、教育部中央高校基礎科研經費等資助。

本文來自：哈爾濱工業大學

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