2025年1月6日，化学工程学院王康军教授团队在Chemical Engineering Journal发表题为“A zeolitic imidazolate framework with uncoordinated cyano groups in mixed matrix membranes for efficient propylene/propane separation”的研究论文。taptap为该论文第一完成单位，于广莉副教授为本研究第一作者，王康军教授、东北师范大学邹小勤教授为通讯作者。丙烯/丙烷分离是化工产业中高能耗的核心单元操作，开发高效节能的分离技术具有重要的工业价值。复合膜因兼具聚合物膜的易加工性与无机填料的高分离选择性，成为该领域的研究热点。但现有主流MOF填料（如ZIF-8）因孔表面呈非极性特征，缺乏与丙烯分子的特异性相互作用，导致分离效率难以进一步提升。限针对此问题，王康军教授团队提出了一种孔化学精准调控策略，成功制备出含非配位氰基的沸石咪唑框架材料（CN-ZIF-8），通过XRD、FT-IR、XPS等系列表征，证实了该材料具有高结晶度与结构稳定性，且功能化氰基基团引入孔道表面。该功能化设计显著增强了材料对丙烯分子的优先吸附能力，结合其狭窄孔道的动力学筛分效应，实现了丙烯/丙烷混合物的热力学吸附与动力学筛分协同分离，有效突破了传统MOF填料的分离性能局限。

图 气体分离性能与机理研究

  基于上述作用机理，团队优化后的CN-ZIF-8/6FDA-DAM-15复合膜展现出优异分离性能：在单组份气体渗透中，丙烯渗透通量为379.8 barrer，丙烯/丙烷选择性高达23.6，分离性能显著超越罗不逊曲线上限值；与纯6FDA-DAM聚合物膜相比，其渗透通量和分离选择性分别提升至2.4倍和1.8倍；相较于ZIF-8/6FDA-DAM-15复合膜，也分别提升了1.2倍和1.5倍。更为重要的是，该复合膜在实际工业应用场景中展现出出色的稳定性，能够耐受变温、变压等复杂工况，且具备良好的长期运行稳定性。该研究不仅为MOF材料的功能化设计提供了全新思路，也为丙烯/丙烷高效分离领域提供了一种极具工业化应用前景的新型膜材料。