东北大学理学院1月11日讯：近日，东北大学理学院付昱教授团队在Small期刊发表了题为“Fabrication of oriented MOF-based mixed matrix membrane via ion-induced synchronous synthesis”的研究论文。理学院博士研究生张冰为第一作者，付昱教授、孟凡宝教授和中国科学院金属研究所齐伟研究员为共同通讯作者，东北大学为第一通讯单位。
基于金属有机骨架（MOF）的混合基质膜（MMM）是一类将MOF填料嵌入连续聚合物基质中的杂化膜，可以将两者的优异特性整合到一个体系中。MOF和聚合物的模块化特性赋予MMM结构灵活性和化学可调性，使其成为了分离领域快速发展的一类新兴材料。MOF在聚合物基质中的取向分布对于MMM的分离性能至关重要。MOF的取向分布可以提高聚合物中MOF的负载量，缩短扩散路径，降低输运阻力，改善MMM的界面相容性，有助于提高MMM的选择性和渗透率。因此，控制MOF在聚合物基质中的取向分布对提高MMM的分离性能起着至关重要的作用，开发一种简单有效的方法合成具有均匀分散和取向性的MMM具有深远的意义。
柔喷雾是一种能够以溶液表面作为基底的新型喷雾技术。由于具有喷洒均匀、空间限域、过程连续和操作简便等优点，柔喷雾技术已成为制备MOF基MMM最有前途的方法之一。
基于此，本工作开发了一种基于柔喷雾技术的离子诱导同步合成策略（Ion-induced synchronous synthesis，IISS），制备了兼具良好分散性和取向性的MOF/聚间苯二胺（PmPD） MMM。CuBDC/PmPD MMM同时具有以下三个特征：（1）MOF可以均匀地分散在聚合物基质中；（2）获得的MMM在相对大的范围内具有连续的形貌或结构；（3）MOF纳米颗粒能够在聚合物基质中实现取向性排列，可以更好地将MOF填料的分离性能转化为MMM的性能，从而显著地提高分离性能。以该方法制备的MMM在阳离子筛分实验中展现出优异的Li+/Mg2+选择性以及良好的Li+渗透性。此外，因为独特的孔结构和卓越的光热转换性能，CuBDC/PmPD MMM还可以作为太阳能水热膜蒸发器，在平面和折叠系统中均表现出优异的太阳能水蒸发性能。
该项工作提出的均匀取向分布的MOF基MMM合成策略为分离、催化和微反应器等领域功能材料的构筑开辟了新的道路。
图 使用离子诱导同步合成策略制备用于分离应用的CuBDC/PmPD MMM
