具有超高滲透性和實用選擇性的膜可以大大降低復雜的工業(yè)氣體分離（如CH₄/N₂分離）的成本。自支撐多孔膜形式的MOF玻璃已被報道用于常規(guī)氣體分離。它們保留了結晶MOFs的超微孔，但它們的長程無序與不連續(xù)的孔和低氣體滲透率有關，從而限制了它們在困難的氣體分離中的適用性。另外，目前的泡沫顯示出由孔誘導劑產生的連續(xù)中孔或大孔，但這些大孔徑比氣體分子大得多，因此不適合分離。

近日，天津工業(yè)大學仲崇立/喬志華教授團隊與天津大學、劍橋大學等單位合作在《自然·材料》（Nature Materials, IF: 47.656）發(fā)表的題為“ZIF-62 glass foam self-supported membranes to address CH₄/N₂ separations”的學術論文中報道了一種自支撐MOF玻璃泡沫膜，在具有發(fā)達孔道的同時，保留了材料的超微孔特性，可兼具高分離選擇性和超高氣體通量，同時擁有泡沫和玻璃的優(yōu)點并具有良好的機械性能 ，展現出廣闊的工業(yè)應用前景。

a. a_gfZIF-62的制備工藝

該玻璃泡沫膜通過“聚合物熱分解輔助的MOF熔融”策略合成。通過調控聚合物的分子量等參數，使ZIF-62熔融先于聚合物分解發(fā)生。隨后，聚合物熱分解產生的氣體分子脫附，產生大量的泡沫結構，最終形成孔道結構發(fā)達且富含金屬空位的自支撐ZIF-62玻璃泡沫膜。

文中，作者使用BSD-VVS型重量法氣體蒸氣吸附儀表征了a_gfZIF-62和a_gZIF-62在溫度273K、5?torr壓力條件下的吸附動力學性能，使用BSD-PH型高壓氣體吸附儀表征了a_gfZIF-62和a_gZIF-62在0-30bar，273 K條件下高壓二氧化碳氣體吸附解吸等溫線，結果表明a_gfZIF-62的CO₂吸附速率比a_gZIF-62快得多，并且其吸附能力也更高，這意味著氣體在a_gfZIF-62中的擴散比在a_gZIF-6中快得多。這表明a_gfZIF-62的孔連續(xù)性比a_gZIF-62好得多，并且a_gfZIF-62的孔隙率比agZIF-62高。

在273 K、5 torr的壓力下，a_gfZIF-62、a_gZIF-62對二氧化碳的時間-吸附量吸附動力學曲線。

文中采用厚度為200~330μm、面積為8.55 cm²的自支撐圓形a_gfZIF-62用于膜分離。該膜表現良好的CH₄/N₂選擇性，且滲透率為30000–50000?氣體滲透率單位，比其他報道的膜高大約兩個數量級。

a，不同厚度的a_gfZIF-62膜的純氣體透性和選擇性；b，a_gfZIF-62膜與其他報道的具有高性能值的膜的氣體分離性能的比較