尽管共价有机骨架(COF)是一种很有前途的先进分子分离膜材料，然而其宽大的纳米孔径阻碍了通过分子筛分进行的选择性气体分离。
近日，德国汉诺威大学Jürgen Caro，北京化工大学孟洪教授报道了一种MOF-In-COF概念，即在支撑的COF层内受限生长金属有机骨架（MOF），从而获得MOF-In-COF膜。
文章要点
1）研究人员选择钴基沸石咪唑框架ZIF-67和2D酮烯胺连接的TpPa-1作为构建模块。在制备COF多孔膜之前，通过原位溶剂热合成法在多孔α-Al2O3基底表面生长了一层连续的TpPa-1，目的是为后续多孔膜的生长提供纳米复合模板。然后，在室温下，采用简单的两步浸渍工艺来制备MOF-in-COF膜。首先，将负载的TpPa-1层垂直浸入硝酸钴六水合物（Co(NO3)2·6H2O）溶液中24小时，以充分吸附Co2+离子，之后，加入2-甲基咪唑（2-meIM）溶液，以允许ZIF-67受限地生长到TpPa-1层中。
2）研究发现，这些膜具有独特的MOF-in-COF微/纳米孔网络，这可能是由于在2D COF的一维通道中，MOF形成了珍珠串状的单元链。
3）实验结果显示，MOF-in-COF膜表现出优异的氢气透过率（超过3000 GPU），同时显著提高了氢相对于其他气体的分离选择性。此外，得益于精确的粒度筛分和通过MOF-in-COF通道的快速分子传输的协同作用，H2/CO2和H2/CH4的优异分离性能超过了Robeson上限。此外，在坚固的MOF-in-COF膜中进行了不同的MOF和COF组合，证明了设计策略的多功能性。
参考文献
Fan, H., Peng, M., Strauss, I. et al. MOF-in-COF molecular sieving membrane for selective hydrogen separation. Nat Commun 12, 38 (2021).
DOI：10.1038/s41467-020-20298-7
https://doi.org/10.1038/s41467-020-20298-7
