超薄膜实现氢氮分离创纪录

金属有机框架(MOF)是一类含有纳米尺寸孔的材料。这些孔使MOF具有破纪录的内表面积，这使得它们具有多种用途：分离石化产品和气体、模拟DNA、生产氢气以及去除重金属、氟化物阴离子，甚至从水中去除金只是其中的几个例子。例子。

在气体分离领域，MOF特别适用于从氮气中分离氢气，这对于清洁能源生产、燃料电池效率、氨合成和各种工业过程至关重要。氢氮分离还具有许多环境效益，使其成为推进可持续技术和工业实践的组成部分。

现在，由洛桑联邦理工学院基础科学学院KumarVaroonAgrawal教授领导的研究小组开发出了厚度尽可能最小的MOF薄膜，可以实现创纪录水平的氢氮分离。研究人员研究了一种称为咪唑沸石骨架(ZIF)的MOF，这种MOF因其在分子分离、传感和其他应用中的潜力而受到广泛关注。

他们的研究发表在《自然材料》上。

为了制造这些薄膜，研究人员使用了一种创新的结晶方法，该方法利用了超稀释前体混合物与下面的结晶基材的精确排列。通过仔细控制前体浓度以及与基材的相互作用，该团队能够抑制面外生长——这是制造薄膜的常见问题。

这一方法得到了回报：在几分钟内，在室温下，科学家们能够制造出宏观均匀的二维(2D)ZIF薄膜，其厚度前所未有：只有一个结构单元，测量值仅为2纳米。科学家们还表明，该过程可以规模化制备面积为数百平方厘米的薄膜。这一突破克服了传统方法将ZIF薄膜厚度限制在50纳米，导致广泛使用困难的问题。

ZIF薄膜具有独特的结构：纳米厚的薄膜具有均匀的氢筛六元咪唑锌配位环阵列。KumarAgrawal解释说：“这实现了氢气通量和选择性的完美结合，为高效气体分离应用带来了巨大潜力。”

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