Science Advances：超薄水稳性金属有机骨架膜用于离子分离

Nanoyu

2020-06-06

由于具有丰富的孔隙率和均一的孔径，金属有机骨架（MOF）与其他材料相比，具有精确，快速的膜分离优势。然而，实现具有超薄水稳定性的MOF膜仍然是巨大的挑战。

有鉴于此，莫纳什大学张西旺教授首次报道了成功剥离二维（2D）单层铝四-（4-羧苯基）卟啉骨架（Al-MOF）纳米片。并证明了其作为建筑材料中从水中进行离子分离的优异性能。

文章要点

1）剥离的Al-MOF纳米片在水性环境中表现出长期的结构坚固性，并且可以通过在多孔基材上进行便捷的真空过滤形成层状膜。因此，研究人员通过使用剥离的纳米片作为构建基块来组装具有超薄水稳定的Al-MOF膜。

2）研究发现，2D Al-MOF层流膜对测试离子具有极低的渗透性（3.3×10^-6 mol m^-2 hour^-1 bar^-1），水通量高达2.2 mol m^-2 hour^-1 bar^-1，这对无机离子的排斥率接近100％。

3）模拟结果显示，Al-MOF纳米片的固有纳米孔控制了离子/水的分离，垂直排列的孔道是水分子的主要传输途径。此外，Al-MOF层流膜中的层间距通过平行的π-π相互作用实现了膜的性能稳定在750 h以上。

Meipeng Jian, et al, Ultrathin water-stable metal-organic framework membranes for ion separation, Sci. Adv. 2020

DOI: 10.1126/sciadv.aay3998

http://advances.sciencemag.org/content/6/23/eaay3998