中国科学院大连化学物理研究所研究团队提出了一种便捷的触发式空气-水界面配位组装策略，仅使用微升量级的有机配体投料量，三十分钟即可获得纳米级超薄厚度、大面积连续、无缺陷的2D MOF膜，大幅提升MOF分子筛膜的制备时效性以及经济性，同时实现了H2/CO2高选择性、高渗透率、稳定分离。此外，该制备策略被扩展到多种MOF体系，证明了高度可拓展性。该成果发表于《国家科学评论》（National Science Review）。

膜分离技术能耗低、环境友好、过程可连续运行，是解决传统工业分离过程高能耗和高碳排放问题的理想分离技术手段。超薄二维金属-有机框架（2D MOF）分子筛膜，因其具有高度可调的骨架结构，超高的孔隙密度以及十纳米级膜厚度，能够实现兼具高选择性和高渗透率的分子筛分，在诸如氢气/二氧化碳等分子物化性质极为相近的混合气体分离应用中展现出巨大潜力，有望推动工业分离技术革新。然而，现有制备方法步骤繁琐，耗时数十小时甚至数周，效率极低，显著限制了这类分子筛膜材料进一步的发展。

（a）触发式空气-水界面配位组装方法示意图，（b-h）Zn-MOF纳米片膜的形貌、结构表征，以及（i-n）膜对氢气/二氧化碳混气的分离性能

针对上述挑战，该工作中，研究者构建了一个全新的界面制备系统。实验结果论证，该触发式空气-水界面配位组装策略展现诸多优势:

（1）超高制膜效率。“一锅法”成功制备超薄2D MOF膜，操作简便，制膜耗时压缩至30分钟。

（2）超低原料投入。实验室内制备2D MOF膜仅需250微升有机配体溶液，即可获得连续致密膜层，该值远低于文献报道的制备常规MOF膜所需投料体积。

（3）过程近零能耗。反应环境为常压、室温，无需使用任何耗能设备。

以乙酰丙酮锌和苯并咪唑有机配体为例，扫描电镜下观察到半透明、绸缎般的Zn-MOF纳米片均匀、紧密地覆盖于多孔载体表面。超薄2D Zn-MOF分子筛膜展现了令人瞩目的H2/CO2分离性能（分离因子210 ± 28，H2渗透率1862 ± 252 GPU），并且可在潮湿环境中保持长期稳定，突破了传统聚合物膜的分离性能上限，与其他已报道的H2/CO2分离膜相比，Zn-MOF纳米片膜的分离性能名列前茅，突显了该膜在H2纯化和CO2捕获中的巨大应用潜力。

制备策略普适性研究。使用（a）七种金属和五种有机配体制备得到了（b）十二种2D MOF纳米片

在此基础上，凭借不同金属离子与有机配体的灵活组合，成功构筑了十二种具有不同框架结构和孔道环境的MOF纳米片。所有获得的纳米片均具有微米级的横向尺寸，且展现出2D MOF纳米片的柔性特征。这一结果为MOF纳米片和超薄2D MOF膜的定制化合成开辟了全新途径，可以满足催化、传感、分离等不同应用场景下的特定需求。

来源: 《中国科学》杂志社