近日，中国科学院yh86银河国际化学物理研究所无机膜与催化新材料研究组研究员杨维慎、副研究员班宇杰团队，制备出致密、稳定的异质晶格共生型（hetero-lattice intergrown，HLI）金属-有机骨架（metal-organic framework，MOF）膜，可实现多元醇与水高效分离，获得聚合级乙二醇，与传统减压精馏相比，可节省能耗约32%，具备工业应用前景。
乙二醇等短链多元醇是重要的化工原料，工业上主要以水合环氧乙烷和生物质转化路线制备得到，其粗产品中含有大量水。渗透气化膜分离技术有望实现乙二醇与水的高效分离，但要求膜具备高度致密和稳定的微结构，以应对严苛的液相分离环境。目前，MOF膜的发展为高效化工分离带来机遇，却多应用于温和场景下的气体分离。
基于上述问题，科研团队选取两种不同晶格的MOF材料——MIL-53（Al）和amino-MIL-101（Cr），运用分步模块化学策略，构建出致密、稳定的HLI膜。研究首先在氧化铝陶瓷载体表面构筑棒状MIL-53（Al）阵列基层，再通过二次溶液生长，使amino-MIL-101（Cr）纳米粒子嵌入MIL-53阵列间隙；采用高分辨扫描、透射电子显微技术与二维拓扑模拟研究发现，两种材料在特定化学环境下的生长互补以及异质晶格间的紧密连接，是获得致密且稳定HLI结构的关键。
研究发现，HLI膜呈现优异的乙二醇脱水分离性能，连续运行675小时性能保持不变；可耐受反复的超声波冲击，10余次处理性能无衰减；可承受6bar的高压气体。经过工业路线设计模拟，利用HLI膜渗透气化技术进行乙二醇脱水精制，其能耗与传统减压精馏技术相比，降低约32%。
相关研究成果以Hetero-Lattice Intergrown and Robust MOF Membranes for Polyol Upgrading为题，发表在《德国应用化学》上，并被选为Hot Paper。研究工作得到国家自然科学基金创新群体项目的支持。
（来源：yh86银河国际化学物理研究所）