国立釜庆大学 Cho Geyong 教授团队开发出基于 MOF 的“高性能复合膜”

Published 16 Feb.2024 10:17(KST)

Updated 04 Aug.2025 21:28(KST)

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与韩国能源技术研究院联合研究成果发表于国际学术期刊

国立釜庆大学工业化学专业的Cho KyeYong教授研究团队，针对金属有机骨架（MOF）之一的UiO-66纳米粒子，有意诱导产生缺陷（Defects），并分析这些缺陷对复合膜制备和性能的影响，成功开发出高性能复合膜。

赵启容教授研究团队。

Cho KyeYong教授与同校化学工程专业的Kwon Hyuktaek教授、工业化学专业的Son Minyoung教授，以及韩国能源技术研究院Yeo Jeonggu博士研究团队共同开展联合研究，取得了此次研究成果。

金属有机骨架材料是由金属与有机物合成得到的多孔性、晶体性粒子，具有多样的组合可能性以及高比表面积、均一的孔径和高度可调性等独特特征，因此围绕其在催化、气体分离与储存等多个领域的应用，相关研究正积极展开。

但该材料与高分子材料之间的相容性较低，易出现颗粒团聚等问题，导致膜的稳定性和分离性能大幅下降；此外，在利用该材料制备复合膜时，当膜做得很薄时，其形态稳定性会随分离驱动条件的变化而降低，难以制备成薄膜形态，这是其一大局限。

为克服这些局限，Cho KyeYong教授研究团队通过调节反应调节剂（modulator）等反应物浓度，开发出一种向UiO-66粒子中有意诱导缺陷的合成方法，并在以简单便捷的方法调控粒子界面特性的同时，建立了有利于大规模合成的反应条件，从而开发出即便在薄膜型分离膜中也能展现出稳定运行性能的复合膜。

在UiO-66粒子中诱导产生的缺陷强化了其与高分子之间的相互作用，最大程度减少了分散性问题，并通过增强其与分离对象——水之间的相互作用，大幅提升了分离性能。

研究团队利用缺陷所带来的强相互作用制备出的薄膜型复合膜，其透过蒸发分离指数（PSI）相比传统高分子膜提升约1664%（16倍），分离性能显著提高。

缺陷金属有机骨架（MOF）合成及其缺陷对膜和膜性能影响的示意性总结图。

本论文第一作者研究员Choi Kyeongmin表示：“如果能够有意调节或控制金属有机骨架材料的缺陷，就有望将这一已在多个领域得到应用的材料进一步拓展到更多、更为多样的相关产业。今后我们将更加致力于新材料的开发与应用以及其商业化研究。”

本研究在韩国研究财团优质新进研究项目的资助下完成，相关成果论文《Thin selective layered mixed matrix membranes (MMMs) with defective UiO-66 induced interface engineering toward highly enhanced pervaporation performance》已于15日发表在化学工程领域国际学术期刊（影响因子IF=15.1）上。