近日，中科院大連化學(xué)物理研究所楊維慎研究員領(lǐng)導(dǎo)的無機(jī)膜與催化新材料研究組（504組）在金屬有機(jī)骨架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）分離膜的研究工作中取得突破，最新成果作為后封面文章發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上（DOI: 10.1002/anie.201104383），這是對具有實(shí)際應(yīng)用價值的MOFs分離膜的首次報(bào)道。
近年來，MOFs材料因其在吸附、分離、催化等領(lǐng)域的巨大潛在應(yīng)用價值而成為世界各國研究者普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。國際上，利用MOFs材料構(gòu)建分子篩分膜（根據(jù)分子的大小不同，優(yōu)先透過小分子），并用于氣體分子的尺寸選擇性分離的相關(guān)研究在近期取得了顯著進(jìn)展。然而，由于普遍存在的MOFs材料本身的骨架柔性，使得MOFs分子篩膜并不能有效地截留較其孔道直徑稍大的分子，限制了其在氣體膜分離領(lǐng)域的應(yīng)用。
楊維慎研究小組的科研人員正面地利用了MOFs材料（ZIF-8）的骨架柔性，實(shí)驗(yàn)觀測和理論模擬到異丁醇分子在ZIF-8納米粒子上吸附過程中的“gate-opening”效應(yīng)?；谠撔?yīng)和ZIF材料的表面超疏水性，制備出可以優(yōu)先透過醇類大分子而阻止尺寸更小的水分子的高性能ZIF-8納米復(fù)合膜。該膜可高效地從低濃度發(fā)酵液中富集異丁醇（第二代生物燃料），分離系數(shù)為34.9 - 40.1，透量為6.4 - 8.6 kgh-1m-2，超出了文獻(xiàn)報(bào)道的丁醇富集膜的性能上限。能耗分析表明，該ZIF-8復(fù)合膜的滲透汽化分離能耗僅為精餾能耗的一半，展現(xiàn)出良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
上述研究成果有望顯著推動膜分離技術(shù)在生物燃料生產(chǎn)中的應(yīng)用，并對MOFs分離膜在大分子選擇性分離和液體分離領(lǐng)域的相關(guān)研究起到重要的借鑒作用。
