近日，中國科學院大連化學物理研究所無機膜與催化新材料研究組研究員楊維慎、副研究員班宇杰團隊提出以簡單“零維分子”——2-甲基咪唑（mim）為基元，構筑高選擇性分子篩膜，實現氫氣（H₂）和二氧化碳（CO₂）分子的有效分離。該“零維”分子篩膜在高純H₂獲取及CO₂捕獲中具有重要應用潛力。

SAM氣體滲透性質

　　分子篩膜一般由納米孔材料（例如沸石、金屬-有機骨架）等制備得到。其本征孔結構可實現分子傳輸分離，在高效、低能耗化工分離領域發揮著重要作用。目前廣泛研究的經典分子篩膜是以三維微米晶?；蚨S納米片為主要構筑基元，但是由于基元間屬“弱連接”，晶間缺陷不可避免，因此分子篩膜分離的選擇性受到極大限制。

　　本工作中，該團隊借助具有開放金屬位的活性基層，誘導mim蒸氣分子在活性基層上定向“著陸”，實現“零維分子”的有序組裝，形成高度取向的超分子陣列膜（Supramolecule array membrane, SAM），即“零維”分子篩膜，可利用該分子篩膜的埃米級分子間隔，實現精確篩分具有微小尺寸差異的H₂（0.289nm）和CO₂（0.33nm）分子。研究發現，“零維”分子篩膜中的構筑基元憑借超分子的相互作用有序聚集，可全面消除經典分子篩膜的晶間缺陷，與目前性能最優的分子篩膜相比，其H₂和CO₂的分離選擇性提高了一個數量級?！傲憔S”分子篩膜以“零維分子”直接作為基元構筑新一代分子篩膜，該理念變革了傳統分子篩膜的構筑基元類型、微觀堆砌模式和分離傳輸通道，對分子篩膜的發展具有重要指導意義。

　　相關工作以“High-selective Supramolecule Array Membrane Made of Zero-dimensional Molecules for Gas Separation”為題，于近日發表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）上?！兜聡鴳没瘜W》編輯稱“同行評議一致認為該工作所報道的結果很重要甚至非常重要”，“僅有不到 10% 的文稿可獲得如此積極的評價”。該工作的第一作者是大連化物所2018級博士研究生趙萌和班宇杰副研究員。該工作得到國家自然科學基金委重大項目、中國科學院戰略性先導專項B類“能源化學轉化的本質與調控”等項目的支持。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202108185