水滑石辅助制备高性能MOF气体分离膜及抗腐蚀涂层

【作者】 马亮； Jürgen Caro； 刘毅；

【机构】 大连理工大学精细化工国家重点实验室； Leibniz University Hannover；

【摘要】 金属-有机骨架化合物(MOF)薄膜在气体分离研究领域已显示出了卓越的应用性能[1,2]。然而其仍面临在多孔载体表面成核密度偏低、与载体键和力较弱、分离性能偏低等诸多需要克服的难题。水滑石是一类典型的阴离子型层状化合物,具有层间通道高度均一,化学组成丰富可调,层间阴离子可交换及存在结构记忆效应等显著特点[3, 4]。这里,我们将尝试利用水滑石材料一系列独特的性质,将其运用于高性能MOF分子筛气体分离膜的制备。具体而言,实验结果显示:1)水滑石可作为MOF分子筛膜二次外延生长过程中的晶种收集器[5];2)水滑石可作为MOF分子筛膜原位生长过程中的活性成核中心[6];3)水滑石可作为MOF分子筛膜成核与生长过程中的唯一金属源[7];4)可制备MOF-水滑石复合膜,其气体分离性能相较于单一的水滑石膜有显著提升[7];5)焙烧后的水滑石可固化MOF晶体的骨架结构,从而显著提高其分离性能[8]。此外,我们还初步探索了MOF-水滑石复合膜材料作为抗腐蚀涂层的应用前景。研究结果显示,相较于单纯的水滑石抗腐蚀涂层,MOF-水滑石复合膜的腐蚀电流密度迚一步降低了近两个数量级。这可归因于MOF材料对于水滑石抗腐蚀涂层内晶间缺陷的修补及疏水性的增强。更多还原