金属-有机框架（MOF）具有高度有序的多孔结构，是由金属离子和有机配体在各种溶剂中的自组装合成的。迄今为止，金属盐和MOF的配体之间无限多的组合方式与对MOF孔隙率的影响是作为前沿材料研究其用于分子吸附，能量存储，催化，药物传递，分离和作为聚合物纳米复合材料填充材料的基础。其中，基于MOF的材料最有前途的应用领域之一是清洁能源技术，特别是氢的存储、提纯、和碳氢化合物分离。由于其具有超高比表面积，晶体学微孔尺寸可调节以及易于进行配体官能化的优点，MOF可以表现出极高的分离能力，可用于亚纳米级的气体分离。在最近的研究中，将MOF制成二维纳米片结构块或膜是将其用于高能效的大规模连续分离的一种有效策略。实际上，由于严格的合成条件和可能的稳定性问题，只有特定的MOF才能成膜。这种稀有的MOF膜由于其精确设计的孔结构而具有与超渗透性聚合物相当的透气性，同时选择性和稳定性更高。具有良好的多孔结构和优异的水热稳定性的沸石咪唑酸酯框架（ZIF）是用于制备亚纳米级气体分离膜的最有前途的MOF之一。另一个观点是，它们可以用多种溶剂制备，包括水，甲醇和二甲基甲酰胺（DMF）。纯ZIF-8膜最初是通过微波辅助溶剂热法合成：Zn（NO3）2·6H2O和2-甲基咪唑在甲醇中的多孔二氧化钛载体上在高温下（超过C）成功制备。目前，预接种/二次生长通常用于在载体上形成成核位点，从而形成多晶ZIF-8膜。用羧基或氨基修饰底物表面也可由于其与金属离子的螯合而促进异质ZIF-8成核。但是，这些方法始终涉及多步基材处理或苛刻的膜形成条件，并且往往会产生污染性副产物和废料。生产高性能，无缺陷的ZIF-8膜所面临的挑战是如何通过一种简单的绿色基板兼容方法来实现对惰性基板表面上异质MOF成核的精确控制。在最近的研究中，Liu等采用了生物启发性的多巴胺，以促进在各种基质上合成ZIF-8和其他MOF膜。强粘性聚多巴胺层的丰富极性基团可以促进多巴胺的成核。MOF形成无缺陷连续生长的MOF膜。这些鼓舞人心的研究表明，多巴胺作为MOF膜合成策略的通用平台具有巨大潜力。在本文中，我们利用相似的条件用于ZIF-8的形成和多巴胺的聚合，以设计出一种非常简单的一步MOF沉积技术，进而在基材表面上进行沉积。多巴胺总是在弱碱性溶液中通过表面上的自组装而发生聚合，溶液pH值为8.5,接近ZIF-8前体水溶液的pH（9.5）。两种材料在自组装环境中的相似性实现了多巴胺聚合原位合成ZIF-8。通过这一一步的异质成核技术，我们可以在水溶液和室温条件下一步一步将致密的，无缺陷的ZIF-8主层牢固地附着在基底表面上。这些ZIF-8纳米杂化膜的分子筛特性被用于氢气/轻质气体，氢气/碳氢化合物和烯烃/石蜡的分离，可能影响炼油厂的重要化学生产以及不断增加的能源/环境问题。
图1在AAO载体上的ZIF-8/PDA纳米杂化膜的合成示意图
图2（a和b）ZIF-8/PDA-1，（c和d）ZIF-8/PDA-6，（e和f）ZIF-8/PDA-12,（g和h）ZIF-8/PDA-24的俯视图和横截面图的SEM图。（i）ZIF-8/PDA-24横截面的SEM-EDX映射元素分布图。（j）AAO，模拟的ZIF-8和各种ZIF-8/PDA膜的XRD图谱
图3（a）纯ZIF-8和ZIF-8/PDA膜的制造过程的图像。（b）来自ZIF8前体溶液的颗粒和（c）来自ZIF-8/DA前体溶液的颗粒的SEM显微照片，插图是其各自的PXRD图；（d）制备的ZIF-8/PDA膜的俯视图像
图4（a）在多巴胺聚合过程中释放的质子破坏了2-甲基咪唑的去质子平衡。（b）在多巴胺存在下制备ZIF-8/PDA杂化膜。（1）多巴胺分子。（2）多巴胺螯合Zn2+离子，在碱性环境下形成三配体。（3）多巴胺作为Hmim的竞争性配体，与溶液中的Zn2+离子螯合。（4）多巴胺在AAO表面聚合，以结合Zn2+离子和Hmim。（c）聚多巴胺促进ZIF-8层在AAO表面上的反扩散生长。
图5（a）不同气体通过ZIF-8纳米杂化膜的气体渗透率与气体动力学直径的关系。红色箭头表示C3H6和C3H8之间明显的通量差异。（b）对ZIF-8/PDA膜的H2/N2，H2/CH4，H2/C3H6，H2/C3H8和C3H6/C3H8的理想气体选择性。
文献来源：Ultra-facileaqueoussynthesisofnanoporouszeoliticimidazolateframeworkmembranesforhydrogenpurificationandolefin/paraffinseparation.DOI:10./c8taa
本期投稿：ZSH
本期编辑：LQH
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