MOF及其衍生材料在氣體分離領域備受關注。今日，JACS和Angew連續(xù)報道了基于MOF及其衍生多孔材料在氣體分離領域的新進展。
JACS：雙界面工程策略提高混合基質MOF膜的氣體分離選擇性
乙烯/乙烷分離是乙烯生產過程中的一個重要步驟，其目前主要通過在精餾塔中進行高壓低溫蒸餾來完成。膜分離由于其無熱分離機理，已被廣泛認為是實現(xiàn)高效節(jié)能氣體分離的一種有前途的替代策略。將膜的分離性能提高到目前聚合物膜所謂的“上限”的一個可行方法是引入含有周期性排列的微孔的多孔填料顆粒。這種復合膜通常被稱為混合基質膜（MMMs）。
盡管MOF中存在有機成分，但它們與聚合物基體的界面相互作用并不理想。在過去的十年里，人們致力于通過用小分子、金屬離子或交聯(lián)聚合物對MOF基金屬基復合材料進行表面改性來改善其界面相互作用。
有鑒于此，上海科技大學李濤等人報道了一種雙界面工程策略，該策略使用20 nm以下的多晶MOF-74殼作為過渡相來設計MOF-聚合物界面。
1）殼層MOF的應用將原來的單一界面問題分解為兩個界面：MOF?MOF和MOF?聚合物，這兩個界面可以單獨解決。與傳統(tǒng)MOF相比，包含高密度開放金屬位置的不均勻MOF-74外殼創(chuàng)造了更大的外表面積，使MOF能夠在界面與300%的聚合物相互作用，從而確保良好的界面兼容性。
2）當應用于UIO-66-NH2上時，隨著MOF負載量的增加，其混合基質膜的CO2/CH4分離選擇性和CO2透過率同時提高，而界面無缺陷。當應用于MOF-801上時，由于MOF-74層的優(yōu)先孔取向促進了“氣體聚焦”，混合基膜的乙烯/乙烷分離選擇性高達5.91，比純聚合物高76%。這是迄今為止報道的最具選擇性的乙烯/乙烷分離膜之一。
總之，這種雙界面設計方法為增強MMM界面提供了一種通用的解決方案，并將有助于合理設計具有更復雜結構的高性能MMM用于氣體分離。
參考文獻：
Chunhui Wu, et al, Enhancing the Gas Separation Selectivity of Mixed-Matrix Membranes Using a Dual-Interfacial Engineering Approach, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI：10.1021/jacs.0c07378
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c07378
Angew：MOF衍生碳吸附材料高效分離Xe/Kr
在氣體分離工業(yè)界領域，由于分子結構、性能的類似性，Xe、Kr的分離是最為重要的挑戰(zhàn)。能量花費較少基于化學穩(wěn)定碳物種材料的吸附/分離是有較高應用前景的技術。
有鑒于此，浙江大學鮑宗必、何奕、任其龍等報道了一種通過MOF衍生多孔碳材料分離Xe/Kr的策略。
1）該方法中通過Ni、Co的沒食子酸，通過一步自動還原熱解方法制備CoNi合金納米粒子。優(yōu)化的NiCo@C-700樣品展現(xiàn)了碳吸附材料中迄今為止最高的IAST選擇性（24.1）、Henry選擇性（20.1）。
2）作者通過密度泛函理論計算、局域態(tài)密度、電荷密度差、巴德電荷分析等手段發(fā)現(xiàn)，Xe在Ni、CoNi之間展現(xiàn)了較強的相互作用，因為Xe向金屬納米粒子的電荷轉移作用高于Kr，導致其更高的結合能。相關實驗結果進一步顯示，NiCo@C-700材料有望用于工業(yè)中的Xe/Kr分離。
參考文獻：
Fuqiang Chen et al.CoNi Alloy Nanoparticles Embedded in Metal‐Organic Framework‐Derived Carbon for the Highly Efficient Separation of Xenon and Krypton via a Charge‐Transfer Effect, Angew. Chem. Int. Ed. 2020
DOI: 10.1002/anie.202011778
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202011778
