近日大連理工大學劉毅教授和北京師范大學孫彥威副研究員綜述了取向金屬有機框架（MOF）分離膜方面的最新研究進展，詳細介紹了實現(xiàn)優(yōu)先取向調控開發(fā)的多種新型MOF膜制備方法，同時深入探討了優(yōu)先取向與膜性能之間的構效關系。
圖1 綜述內容簡述示意圖 MOF是一種具有結晶多孔結構的配位化合物，由無機節(jié)點和有機配體通過配位鍵形成。上述結構使其具有多樣的骨架組成和可調的物化性質。相應地，MOF膜的分離性能表現(xiàn)出顯著的晶體取向依賴性，包括氣體滲透性和分子識別能力，這主要歸因于其晶格結構的各向異性。 近年來，通過開發(fā)和采用多種類型的制膜策略，科學家已成功開發(fā)出多種類型的取向MOF膜。相較而言，采用原位生長法將導致MOF膜產生隨機取向，從而使得精確控制MOF膜優(yōu)先取向非常具有挑戰(zhàn)性；而原位生長前在載體表面預先引入金屬前驅體或碳納米管作為緩沖層，可在一定程度上調節(jié)MOF晶粒子異質成核和生長，從而有助于更加精準地調控MOF膜優(yōu)先取向。相較而言，外延生長由于結合了MOF晶種層預沉積與可控外延生長，可更精確地調控MOF膜的優(yōu)先取向。外延生長通常涉及兩類生長機制：定向外延生長和進化生長。前者指的是沿著從晶種層繼承的晶體學取向進行的外延生長?；谏鲜鰴C制，科學家已制備了包括ZIF-69、ZIF-8、ZIF-L、MOF-5、UiO-66和MIL-125等多種類型的高度取向MOF分離膜；后者則涉及隨機取向晶種層的van der Drift進化選擇，通過競爭性外延生長，最快的生長方向決定了膜層的優(yōu)先取向，采用上述機制制備了取向UiO-66、UiO-67、ZIF-7、ZIF-8和ZIF-L等多種類型MOF分離膜。 盡管在制造和應用方面已取得顯著進展，但制備高度取向MOF膜仍面臨若干亟需解決的挑戰(zhàn)。首先，需要進一步提高取向調控精度。當前的制備方案在晶種形貌和外延生長動力學控制方面仍存在諸多限制，這就了可制備的取向MOF膜種類。其次，需要開發(fā)簡便高效且低成本的大規(guī)模制備定向MOF膜技術。此外，還需克服MOF膜加工中常見的放大效應。最后，亟需保持取向MOF膜在苛刻操作條件（如高溫高壓、酸堿環(huán)境和雜質存在）下的長期穩(wěn)定性。此外，如何在保證優(yōu)異分離性能的基礎上，進一步增加其機械強度仍是亟待解決的關鍵問題。 論文信息 Oriented Metal-Organic Framework Membranes for Molecular Separations Dr. Yanwei Sun, Prof.?Dr. Yi Liu Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202304162
