近日，暨南大学环境学院李万斌课题组在膜分离研究领域取得重要进展。研究团队以暨南大学为第一完成单位在Nature Communications（综合一区，IF=12.1）在线发表题为“Ultrathin metal-organic framework membrane production by gel-vapour deposition”的研究成果。李万斌副研究员为论文的第一作者和共同通讯作者，合作方为浙江工业大学张国亮课题组。
膜分离技术，由于其高效、节能、环保等特点，已被广泛应用于环境污染治理、化工分离等领域，其中分子筛分膜在氢气纯化、二氧化碳捕集、烃类的分离中展现出了优异的选择分离性能。膜分离中通常存在此消彼长的上限线，即为获得更高的选择性/通量，趋向于制备较厚/更薄的膜，对应的通量/选择性会下降。同时，分子筛分膜的规模化制备也是其工业化应用的瓶颈。如何能规模化地制备超薄且高通量高选择性的分子筛分膜，是膜分离领域的重点和难点。
该研究开发出凝胶-气相沉积法（gel-vapour deposition; GVD），以直接放大制备超薄高性能微孔分子筛分膜。基于金属源溶胶凝胶沉积和气相配体转化，该方法能有效地控制膜的厚度。研究团队以中空纤维基底和沸石咪唑类骨架为材料，合成厚度为17~100 nm的超薄分子筛分膜。该膜的通量比传统分子筛分膜和聚合物膜的通量提高了1~3个数量级，如H2的通量可高达215.4 ×10-7mol m-2s-1Pa-1，且H2/C3H8、CO2/C3H8和C3H6/C3H8的选择性也分别高达3400、1030和70。难得的是，该方法还可在获得连续超薄膜的同时，直接原位制备超大有效面积的膜组件。采用该方法，可对由30根长度为20 cm、表面积为340 cm-2的中空纤维基底组成的膜组件直接进行分子筛分膜的沉积制备，且组件性能并无下降。该方法还具备无需处理基底、无需溶剂、合成前驱体可重复使用、高效、位置可调、膜兼容性高等优点。
该研究工作得到了广东省环境污染与健康重点实验室和广州市环境暴露与健康重点实验室的支持、以及暨南大学人才引进科研启动经费和国家自然科学基金的资助。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-017-00544-1
