今日Science全新制備工藝：全氣相處理法制備的ZIFs膜

【引言】

通過使用基于膜的分離技術可以節省大量的能源和資本成本。在已經探索過的膜材料中，沸石咪唑酯骨架（ZIFs），特別是ZIF-8和ZIF-67，對于加工重要的工業混合物（如丙烯/丙烷）具有很好的性能，這被認為是目前使用的蒸餾分離方法難以有效分離的。ZIF-8膜已經在外表面上或多孔陶瓷或聚合物載體內制造成連續薄膜，其基于溶液的方法難以按比例放大。用完全無溶劑處理工藝代替所有溶劑熱法工藝，具有環保、成本低、規模擴大化等優點，已成功應用于沸石膜的種子生長。最近，一種全氣相沉積技術被報道用于在微電子應用的硅片上制備金屬-有機骨架薄膜(MOF)。它基于通過原子層沉積（ALD）與氧化物沉積的結合，再通過2-甲基咪唑（mIm）配體-蒸汽處理法將ALD沉積的氧化物轉化為ZIF。然而，該方法的僅有部分已經適用于膜制備，而全蒸汽膜合成方法尚待證明。

【成果簡介】

今日，在美國明尼蘇達大學Michael Tsapatsis教授（通訊作者）團隊帶領下，基于ZnO在多孔載體中的原子層沉積（ALD）然后配體-蒸氣處理的全氣相處理方法證明了ZIF納米復合膜的制造。與以往所有通過逐漸填充載體孔或在其表面上形成沉積物來形成薄的選擇性MOF分子篩層的方法不同，當前方法首先用非滲透沉積物阻塞孔隙，然后通過LIPS將其轉換為選擇性MOF。在ALD之后，所獲得的納米復合材料表現出低通量和不具有選擇性，而在配體-蒸氣（2-甲基咪唑）處理之后，它部分轉化為ZIF并且表現出穩定的性能，丙烯具有比丙烷高的混合物分離因子和高丙烯通量。通過配體誘導的非選擇性和不可滲透沉積物的滲透分離的膜合成，顯示出簡單且高度可再現性，具有可擴展性的前景。相關成果以題為“Zeolitic imidazolate framework membranes made by ligand-induced permselectivation”發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1.?LIPS制造的膜的滲透性能表征

圖2. 通過LIPS制成的膜的微觀結構表征

圖3. 通過水洗除去部分沉積物之前和之后LIPS膜的衍射分析

文獻鏈接：Zeolitic imidazolate framework membranes made by ligand-induced permselectivation（Science,2018,DOI：10.1126/science.aat4123）

本文由材料人編輯部學術組木文韜翻譯，材料牛整理編輯。

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