MOF可以像液体一样侵入太空

一项研究表明，可以将其作为液体进行处理，因此称为金属有机骨架(MOF)的创新材料可能变得用途广泛。

MOF是具有金属离子或通过金属(基于碳)连接基团连接的金属簇的高度多孔的结晶固体。改变这些零件可以产生大量具有内部孔隙的固体，这些内部孔隙能够捕获选定的分子或催化化学反应。

KAUST催化中心研究小组的Anastasiya Bavykina说：“这些晶体材料很难加工，但我们已经开发出一种溶解方法。”

KAUST的研究人员生产了由嵌入聚合物中的MOF组成的膜，他们说这种膜在挑战性地从丙烷中分离丙烯气体方面可以实现出色的性能。

“这是革命性的，” Bavykina说。丙烯是化学工业的重要原料。它用于制造用于许多产品的聚合物聚丙烯。它也可以转化为其他聚合物和工业上有用的化学物质，但必须首先从通常与之混合的丙烷中分离出来。

共同作者Shuvo Datta指出：“如果用我们的MOF膜技术代替目前基于蒸馏的高耗能丙烷-丙烯分离技术，则可以节省约0.1%的全球能源消耗。”

团队面临的一个挑战是使结晶MOF表现为多孔液体。该团队发现了如何用合适的化学基团修饰相对较大的MOF纳米颗粒的表面。这种“表面官能化”使纳米颗粒在液体溶剂中形成稳定的分散体。

另一个挑战是确保MOF的内部孔隙保持空旷，并能够吸收并允许所需气体分子渗透。必须小心控制多孔空间和溶剂分子，以防止溶剂填充间隙。

Bavykina补充说：“要真正证明液体是多孔的，也不容易。”研究人员必须开发一种新颖的实验装置来实现这一目标。

液相MOF分散液可以分离冒泡通过它们的气体混合物，但该团队通过将MOF掺入其柔软而坚固的聚合物膜中而获得了更大的灵活性。这使连续流系统可以运行长达30天，从50/50的丙烷-丙烯混合物中生产出97%的纯丙烯，该混合物已被膜有效过滤。

该团队现在希望扩大他们的程序，以展示其商业潜力。他们还将寻求将其应用于其他重要的工业气体分离工艺。