新加坡国立大学赵丹团队，最新Nature Chemical Engineering

高分子科学前沿7月27日讯：具有低能源消耗和高处理效率的新一代分离技术正在改进化学工艺 。膜技术作为一种可持续、节能且低碳的选择，尤其在有机溶剂纳滤（OSN）中展现出巨大潜力，通过耐溶剂膜分离有机液体中的分子 。传统膜的性能常受渗透性和选择性的权衡影响，并因溶剂膨胀和材料老化而退化 。化学工艺中，如催化剂回收、药品升级和原油分馏，对高选择性OSN膜的需求不断增长 。然而，现有的先进膜在精细分离方面仍有局限 。

在这里，新加坡国立大学赵丹副教授课题组报告了通过基于锆的金属有机骨架（即 UIO-66）的拓扑设计创建的坚固且精确的分子筛膜，用于持久的液相分离。作者的研究结果表明，使用双金属方法结晶 UIO-66 会产生具有周期性缺失簇缺陷的独特的拓扑框架。作者将 reo-UIO-66 结晶成薄的多晶膜，该膜表现出改进和稳健的性能，持续时间超过 1,500 小时。多次分子筛实验证明膜具有出色的选择性，可以准确地区分分子量低于 350 g mol−1 的精细复杂混合物。此外，作者的膜在纯化和回收高价值药物和催化剂方面展现出良好的前景。这项工作为开发用于液体中化学混合物可持续分离的多晶膜技术铺平了道路。相关成果以“Selective liquid-phase molecular sieving via thin metal–organic framework membranes with topological defects”为题发表在《Nature Chemical Engineering》上，第一作者为南京工业大学校友Xiansong Shi。

小结：总之，作者通过一种简便的双金属方法合成了具有规则分布缺失簇缺陷的重组结构 UIO-66，这种具有埃大小窗口和扩大的内腔的特定 reo-UIO-66 被结晶成坚固薄膜，能够进行液相分子分离。得益于 reo 结构，合成膜在保持分子选择性的同时表现出改善的溶剂渗透性。膜孔径和溶质截留率通过改进的 Ferry 传输模型定量相关，为非水纳滤的分子截留率预测提供了范例。高度结晶的框架在 MeOH 中有效分离细分子超过 1,500 小时，展示出实际应用前景，并能精确筛分尺寸精细且相似的分子。此外，作者的膜能有效纯化和回收具有实用价值的药物和催化剂。最终，作者证明了管式膜模块在连续横流操作中的效能，为基于结晶多孔材料的竞争性膜技术在液体中的可持续化学分离开发提供了可行策略。（本刊有删节）详情见高分子科学前沿公众号