高分子科学前沿6月25日讯：金属有机骨架（MOF）膜在气体分离方面引起了人们的极大研究兴趣，但由于He的弱极化性和MOFs材料的孔径分布不规则，高效的氦（He）分离仍然是一个挑战。

本文中，清华大学王海辉/北京化工大学范红玮/汉诺威大学Jürgen Caro团队引入富勒烯（C60和C70）用于调节ZIF-8膜的结晶相形成小而固定的孔径，从而用于选择性He透过。富勒烯改性的ZIF-8(C 60@ZIF-8和C 70@ZIF-8)膜含有约20%的刚性晶格ZIF-8_I-43m相，并通过电化学合成制备为200−350 nm厚的支撑层。它们显示出对He/N 2、CH 4的显著增强的分子选择性，以及>200GPU的He渗透率。其中C70@ZIF-8膜的选择性高达30.4，远高于不含富勒烯的ZIF-8膜（5.1），比其他报道的MOF膜高出近一个数量级。此外在干燥和潮湿条件下连续780小时的长期气体渗透试验证明了富勒烯改性的ZIF-8膜具有优异的稳定性。而富勒烯改性ZIF膜分离性能的提高也证明了所提出的MOF膜制备策略的普遍有效性和多功能性。该论文以“Tuning the Phase Composition of Metal−Organic Framework Membranes for Helium Separation through Incorporation of Fullerenes”为题目发表在JACS上。

图1 C70@ZIF-8膜的制备

总结：这项工作对基于MOF的气体分离膜和其他用于各种应用的主客体功能材料的设计和结构调节提供了新的思路。（本刊有删节）详情见高分子科学前沿