拥有低能源打发和高经管功效的新一代诀别手艺正正在订正化学工艺 。膜手艺行动一种可延续、节能且低碳的挑选，更加正在有机溶剂纳滤（OSN）中涌现出宏伟潜力，通过耐溶剂膜诀别有机液体中的分子 。古代膜的职能常受排泄性和挑选性的量度影响，并因溶剂膨胀和资料老化而退化 。化学工艺中，如催化剂接收、药品升级和原油分馏，对高挑选性OSN膜的需求不息拉长 。然而，现有的先辈膜正在精美诀别方面仍有限度 。

　　正在这里，新加坡国立大学赵丹副教讲课题组叙述了通过基于锆的金属有机骨架（即 UIO-66）的拓扑策画创筑的坚硬且切确的分子筛膜，用于经久的液相诀别。作家的磋商结果注明，操纵双金属手段结晶 UIO-66 会形成拥有周期性缺失簇缺陷的怪异的拓扑框架。作家将 reo-UIO-66 结晶成薄的多晶膜，该膜再现出订正和端庄的职能，延续时期突出 1,500 幼时。多次分子筛实习说明膜拥有增光的挑选性，能够无误地辨别分子量低于 350 g mol−1 的精美繁杂混淆物。别的，作家的膜正在纯化和接收高价钱药物和催化剂方面涌现出精良的远景。这项工行动开垦用于液体中化学混淆物可延续诀其它多晶膜手艺摊平了道道。闭联效率以“Selective liquid-phase molecular sieving via thin metal–organic framework membranes with topological defects”为题公告正在《Nature Chemical Engineering》上，第一作家为南京工业大学校友Xiansong Shi。

　　UIO-66 显示面心立方 (fcu) 汇集，由 1,4-二羧基苯 (BDC) 桥贯穿的六中央羟基氧化锆簇构成，缺失簇缺陷变成怪异的 reo 拓扑组织（图 1a）。作家通过连结双金属政策与温度医治，胜利合成了拥有明显重组组织缺陷的 bIUIO-66。操纵 Zn(NO3)2 和 ZrCl4 合成 UIO-66-x-y 样品，温度和 Zn/Zr 摩尔比医治 reo 组织（图 1b, 1c）。PXRD 图显示 UIO-66-100-1 正在 4.4° 和 6.1° 处有 reo 组织的衍射峰，低温合成确保完了晶度的坚持。增添软道易斯酸金属离子有用诱导 reo 组织，而硬道易斯酸金属离子无效，适合皮尔逊硬/软酸/碱表面。N2 吸附测试注明， UIO-66-100-1 拥有明显扩大的 BET 表表积和孔体积（图 1d），NLDFT 剖释识别出两种模范孔隙类型，宽度为 1.2 nm 的大孔隙正在 UIO-66-100-1 中显著存正在（图 1e）。SEM 显示从 fcu 到 reo 拓扑的演变导致晶体样子明显转化。

　　操纵溶剂热孕育法正在活性氧化铝载体上结晶出拥出缺失簇缺陷的 UIO-66 薄膜（图 3a）。固然正在 100 °C 下结晶的膜显示出 reo 组织的衍射峰，但非挑选性缺陷范围了其诀别操纵。正在 200 °C 下合成的膜高度结晶且孕育精良，没有显著的晶界间隙（图 3b、c）。AFM 成像显示 bIUIO-66-200-0.4 膜中存正在缺失簇缺陷（图 3d，e），其均方根粗略度 (Rq) 分手为 ~33.1 和 ~35.9 nm。SEM 成像显示正在氧化铝支柱体上连接孕育的 UIO-66 多晶组织，厚度约为250-270 nm（图3f，g）。TEM 查察说明 bIUIO-66-200-0.4 膜为薄而连接的 UIO-66 层，无晶间间隙（图3h）。EDS 测试显示 UIO-66 框架中的模范 C 和 Zr 信号，不含 Zn（图 3I）。PXRD 剖释显示 bIUIO-66-200-0.4 膜正在 4-6° 的 2θ 范畴内有特性衍射峰（图 3j），注明 reo 组织化区域。

　　为了评估膜的液相诀别本事，作家将其正在大凡溶剂中浸泡三个月，结果显示 PXRD 图案和显微镜查察注明膜保存了其晶体组织，尽管正在有机酸和碱溶液中浸泡三天后亦是云云。bIUIO-66-200-0 膜的 MeOH 排泄率为 3.4 l m−2 h−1 bar−1，EB 排斥率高达 99.0%（图 4a），而 bIUIO-66-200-0.2 膜的 MeOH 排泄率扩大一倍，同时坚持 99.2% 的 EB 拘押率。进一步磋商注明，bIUIO-66-200-0.4 膜正在染料拘押方面再现优异，并适合先辈的 OSN 膜基准（图 4c）。耐压测试注明 bIUIO-66-200-0.2 膜正在高压下职能褂讪，长时期过滤突出 1,500 幼时后照样再现出优越的褂讪性（图 4d）。最终，筛分实习注明这些膜对细分子拥有高挑选性（图 4g），这种膜对细分子的筛分本事正在多种二元混淆物的诀别中获得了验证，而且筛分职能延续突出 500 幼时，无显著挑选性亏损（图 4h）。膜的窗孔行动筛门，告终了 3 Å 以内的优越诀别精度，其挑选性优于文件中其他膜。这些结果注明 MOF 膜正在筛选有机液体中尺寸分别较幼的精美分子方面的潜力。

　　为了浮现膜正在现实操纵中的可行性，作家磋商了正在造药行业供应链中常见的活性药物因素（API）的诀别（图5a）。光谱剖释和数字图像显示了API的有用诀别（图5b）。姜黄素、四环素、利福平、维生素B12和螺旋霉素的溶质排斥率分手为99.3%、100%、99.9%、99.6%和94.2%（图5c），注明该膜正在造药行业中节能和高质地坐蓐的潜力。别的，该膜还浮现了接收珍奇催化剂的远景，比如对[(R)-2,2-双(二苯基膦)-1,1-联萘]二氯化钌(II) (Ru-BINAP)的压抑率高达96%（图5d）。这些结果揭示了膜正在分别诀别操纵中的适用性和多成效性。

　　结尾，作家策画并造作了现实操纵的大尺寸膜组件，将 bIUIO-66-200-0.2 膜装配正在市售低价氧化铝管上，并修筑了有用膜面积为 18.8 cm² 的错流过滤模块（图6a）。这种管式膜的实习室造作本钱约为 10,851 新元/m²。进料溶液通度日塞泵轮回，跨膜压力由平均阀医治（图6b）。管状 bIUIO-66-200-0.2 膜再现出与幼膜盘宛如的表表和横截面样子（图6c、d），其 MeOH 排泄率为 4.6 l m⁻² h⁻¹ bar⁻¹。对百般精美溶质的分辞职能剖释显示出与之前结果相当的犀利分子排斥弧线e）。管式膜正在二元体例平诀别 MO 和 NP 的本事优异，并正在连接运转 20 天后坚持褂讪的 MO 和 EB 拘押率，注明其褂讪性（图6f）。长久过滤后，该膜未受污染。这注明管式膜组件正在连接错流过滤中的适用性。与现有手段比力，各手艺各有优劣，手段挑选应遵循化合物个性、目的纯度、可扩展性和坐蓐工艺兼容性等要素（图6g），合理整合以抬高能源和资金功效及可延续性。

　　总之，作家通过一种轻便的双金属手段合成了拥有轨则散布缺失簇缺陷的重组组织 UIO-66，这种拥有埃巨细窗口和伸张的内腔的特定 reo-UIO-66 被结晶成坚硬薄膜，可以举行液相分子诀别。得益于 reo 组织，合成膜正在坚持分子挑选性的同时再现出改进的溶剂排泄性。膜孔径和溶质拘押率通过订正的 Ferry 传输模子定量闭联，为非水纳滤的分子拘押率预测供给了表率。高度结晶的框架正在 MeOH 中有用诀别细分子突出 1,500 幼时，浮现涌现实操纵远景，并能切确筛分尺寸精美且宛如的分子。别的，作家的膜能有用纯化和接收拥有适用价钱的药物和催化剂。最终，作家说了解管式膜模块正在连接横流操作中的效劳，为基于结晶多孔资料的逐鹿性膜手艺正在液体中的可延续化学分分开垦供给了可行政策。

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