大连理工大学马沧海教授和贺高红教授团队近期于Journal of Membrane Science期刊（2025, 722, 123907）发表题目为Amidoxime-functionalized PIM-1 incorporating defect-engineered ZIF-8 for enhanced propylene/propane separation and plasticization resistance的文章。该文章第一作者为大连理工大学硕士生李泓锦，通讯作者为大连理工大学马沧海教授。
通过三聚氰酸对ZIF-8进行刻蚀，制备了缺陷工程调控的MOF材料（DZIF-8）。
DZIF-8开放金属位点与AO-PIM-1配位，显著提升了混合基质膜的界面相容性。
DZIF-8对丙烯具有优先吸附作用，增强了丙烯/丙烷分离选择性。
DZIF-8基MMMs（DMMMs）不仅突破了丙烯/丙烷分离上限，还表现出优异的抗塑化能力。
利用与ZIF-8等摩尔量的三聚氰酸对ZIF-8进行1 h刻蚀，洗涤后收集获得DZIF-8。ZIF-8与DZIF-8的XRD图谱如图1（a）所示，三聚氰酸刻蚀后的DZIF-8与ZIF-8模拟峰、ZIF-8衍射峰相一致，证明成功合成了ZIF-8和DZIF-8。相较于ZIF-8，DZIF-8的拓扑结构保持不变，其晶体结构得到了良好保持。如图1（b，c）所示，SEM图像揭示了ZIF-8具有菱形十二面体形貌，而DZIF-8则呈现出中空纳米框架结构。
图1. ZIF-8与DZIF-8的表征：（a）XRD谱图；（b）ZIF-8的SEM图；（c）DZIF-8的SEM图
利用DZIF-8与AO-PIM-1聚合物共混制备混合基质膜（DMMMs），对DMMMs进行了表面及截面形貌的SEM表征，如图2所示。在较高的DZIF-8填充量下，纳米颗粒仍均匀分散且未出现明显的团聚。断面SEM图像进一步证实膜内部未出现宏观界面缺陷，表明DZIF-8与AO-PIM-1之间具有优异的界面相容性。
图2. DMMMs的SEM表征：（a-e）DZIF-8分别为5，10，15，20和30 wt.%负载量时的DMMMs表面形貌；（f-j）DZIF-8分别为5，10，15，20和30 wt.%负载量时的DMMMs断面形貌
系统评估了DMMMs的分离性能，如图3所示。10 wt.% DMMM的C3H6渗透系数为492 Barrer，C3H6/C3H8选择性为24，与AO-PIM-1相比，C3H6/C3H8选择性提高了200%。这得益于AO-PIM-1中的偕胺肟基与DZIF-8暴露的金属位点之间强配位相互作用，显著增强了两相界面的相互作用。此外，DZIF-8暴露的金属位点提供了额外的丙烯吸附位点，进一步提升了DMMMs的C3H6/C3H8选择性。
图3. （a）不同DZIF-8负载下AO-PIM-1和DMMMs在35℃和2 bar条件下的C3H6/C3H8分离性能；（b）C3H6/C3H8分离上限图中分离性能数据。
系统评估了DMMMs的抗塑化性能，如图4所示。随着进料压力从1 bar升高至4.5 bar，10 wt.% DMMM的C3H6渗透系数仅增加13.5%，选择性下降21.6%，体现了DMMM的优异抗塑化性能。DZIF-8中暴露金属位点与AO-PIM-1中偕胺肟基之间强界面相互作用，有效提升了DMMMs的抗塑化性能。
图4. 使用50:50 C3H6/C3H8混合物在35℃下进行塑化测试：（a）AO-PIM-1、10 wt.% MMM和10 wt.% DMMM的C3H6渗透系数的压力依赖性；（b）AO-PIM-1、10 wt.% MMM和10 wt.% DMMM的C3H6/C3H8选择性的压力依赖性
本工作提出了用三聚氰酸蚀刻ZIF-8制备缺陷工程ZIF-8（DZIF-8），与功能化AO-PIM-1共混，制备了高性能混合基质膜。DZIF-8金属位点与AO-PIM-1中偕胺肟基配位，增强界面相容性，并强化丙烯吸附，协同提升C3H6/C3H8分离性能。本研究开发的高性能混合基质膜能够实现气体混合物的选择性分离，在高效、低成本C3H6/C3H8分离方面具有较好的应用潜力。
第一作者：李泓锦，硕士研究生
个人简介：大连理工大学马沧海教授课题组在读硕士研究生，2022年本科毕业于大连理工大学，主要研究方向为高性能丙烯/丙烷混合基质膜制备。发表SCI论文7篇，其中以第一作者身份在J. Membr. Sci.、Sep. Purif. Technol.发表论文2篇，申请1项中国专利。通讯作者：马沧海，教授
个人简介：马沧海，大连理工大学教授，博士生导师，国家级青年人才、兴辽英才计划青年拔尖人才。2006、2008年先后获华中科技大学本科、硕士学位，2012年获佐治亚理工学院化学工程博士学位。2012-2017年任法液空研发科学家，2017-2019年任劳伦斯-伯克利国家实验室项目科学家，2020年起，任大连理工大学教授、博导。致力于先进气体分离膜材料、膜分离技术及其工业应用研究。主要工作以第一或通讯作者发表在Nat. Commun. (2篇)、Adv. Funct. Mater.、AIChE J./Chem. Eng. Sci./Ind. Eng. Chem. Res. (3篇)、Small (2篇)、ACS Appl. Mater. Interfaces、ChemSusChem、J. Membr. Sci. (12篇)等期刊，申请31余项专利，授权7项中国专利、5项美国专利。长期担任Nat. Sustain.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、J. Membr. Sci.、Sep. Purif. Technol.等国际学术期刊审稿人，现任Green Energy & Environment、Advanced Membrane期刊青年编委。
贺高红，教授
通讯邮件：hgaohong@dlut.edu.cn个人主页：https://h-membrane.dlut.edu.cn/个人简介：贺高红，大连理工大学教授、博士生导师。国家杰出青年基金获得者，国家级人才特聘教授，“精细化工全国重点实验室”主任，教育部“智能材料化工前沿科学中心”执行主任，第八届国务院学科评议组成员，国家基金委“创新研究群体”负责人，中国石化联合会“创新群体”负责人，享受国务院政府特殊津贴，国家有突出贡献专家，“新世纪百千万人才工程”国家级人选，中国化工学会会士，“兴辽英才计划”杰出人才，辽宁省优秀专家、杰出科技工作者，辽宁省教学名师。两次获得国家科技进步二等奖（2018年、2010年）及中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖（2017年、2009年），获得中国石油和化学工业联合会科技创新团队奖、侯德榜化工科学技术奖，第十五届中国专利优秀奖，2017日内瓦国际发明展览会特别嘉许金奖等。
