亚纳米孔MOF膜

H₂/CO₂选择266

利用极性调控实现纳米片精确堆叠，将MOF膜有效孔径缩至0.372 nm，同时获得高H₂渗透性与超高H₂筛分选择性。

Wu, Wufeng · Xitai, Cai · 杨贤锋 · 魏嫣莹 · 丁力 · 李理波 · 王海辉

Nature Communications 2024

具体参数

有效堆叠孔径

{'zh': '0.372', 'en': '0.372'} nm

H₂渗透率

{'zh': '4.44e-7', 'en': '4.44e-7'} mol m⁻² s⁻¹ Pa⁻¹

H₂/CO₂选择性

{'zh': '266', 'en': '266'}

H₂/CH₄选择性

{'zh': '536', 'en': '536'}

技术优势

孔径精确可调

通过改变连接体的极性，利用空间位阻效应调控相邻纳米片的堆叠模式，从而将有效孔径精确减小到0.372 nm，实现分子级别的筛分。

高选择性筛分

膜对H2/CO2的选择性高达266，对H2/CH4的选择性高达536，远高于常规膜，能够高效分离氢气与二氧化碳或甲烷。

高氢气渗透率

膜在保持高选择性的同时，氢气渗透率达到4.44×10⁻⁷ mol m⁻² s⁻¹ Pa⁻¹，确保实际分离过程中的高通量。

方法通用性强

该堆叠调控策略基于连接体极性，不限于特定MOF，可推广到多种二维材料体系，为膜设计提供通用方法。

应用场景

• 氢气提纯：高效分离H₂/CO₂和H₂/CH₄，直接产出高纯氢气。
• 天然气脱碳：从天然气中脱除CO₂，提升甲烷热值。
• 分子筛膜：提供精确孔径的二维MOF膜，可实现分子级别筛分。
• 气体分离：用于H₂与CO₂、CH₄等气体的高效分离。