磷酸MOF膜材料实现对氢气/甲烷的高选择性分离

氢气作为一种重要的基础化工原料，在电子工业、冶金工业、化工工业、食品工业、气象及国防、航天技术等方面都具有重要的应用。不同于石油、煤、天然气等资源，氢气在自然界中以游离态形式存在的数量极少，无法满足人类发展的需要。目前工业上采用甲烷裂解法制备氢气，从氢气/甲烷混合气体中分离得到高纯氢气是该工艺中的重要环节。氢气和甲烷分子的动力学直径差距很小，为膜气体分离技术带来一定的挑战。

金属-有机框架化合物（Metal-Organic Framework，MOF）是一种由有机配体和金属节点自组装形成的晶态多孔材料，由于具有规则的化学结构、较高的比表面积、可调的孔结构，在多个领域引起了广泛的关注。鉴于此，青岛理工大学的杨启鹏团队联合中国石油大学（华东）的赵学波团队成功制备出一种新型的磷酸MOF膜材料，晶体沿C轴方向形成一维孔道结构，通过准确地调节配体的尺寸和空间构型，实现了对氢气、甲烷的高选择性分离（在实验过程中，甲烷分子无法穿透MOF膜）。MOF膜特有的“窗口”效应在保证气体分离效果的同时实现了氢气的良好气透性，膜厚度为450 μm时，H₂的气透率可以达到1.44×10^-9 mol/Pa•m²•s。同时该MOF膜具有良好的抗压性及耐热性，有望进一步应用于工业化生产。

这一成果近期发表在Chemical Communications 上，文章的第一作者是青岛理工大学的博士杨启鹏。

该论文作者为：Qipeng Yang, Liangjun Li, Weiqiang Tan, Yingjie Sun, Huanli Wang, Jiping Ma and Xuebo Zhao

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Exceptional high selectivity of hydrogen/methane separation on a phosphonate-based MOF membrane with exclusion of methane molecules

Chem. Commun., 2017, 53, 9797, DOI: 10.1039/C7CC05486F

杨启鹏博士简介

杨启鹏，青岛理工大学环境学院讲师，2013年于中国海洋大学取得博士学位，研究领域包括多孔材料的制备、性能与应用研究，在相关领域发表论文7篇，包括Chem. Commun.等，2016年获批国家青年基金。