對比二氯丙烷分子篩膜與其他類型膜的丙烯/丙烷分離性能，如圖7所示，二氯丙烷是目前報道的性能最好的丙烯/丙烷分離膜材料，其性能已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用前景區(qū)(分離性能達(dá)到30,滲透率為1 Barrer。這些工作推進(jìn)了二氯丙烷膜應(yīng)用于丙烯/丙烷分離的研究進(jìn)程，為二氯丙烷膜工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性是大多數(shù)MOF材料的研究重點之一。系統(tǒng)考察了各種類型MOF材料的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)二氯丙烷膜在水、有機溶劑及堿性溶液中具有較高的穩(wěn)定性。系統(tǒng)考察了二氯丙烷膜的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明，二氯丙烷膜能在低于150℃的溫度下保持結(jié)晶度不變并維持氣體分離性能。然而，當(dāng)溫度高于150℃時，熱誘導(dǎo)引起咪哇配體碳化，且二氯丙烷與載體的熱膨脹系數(shù)不一樣，從而改變氣體滲透性和選擇性。該課題組進(jìn)一步研究了二氯丙烷膜對丙烯/丙烷分離的長效穩(wěn)定性，如圖8所示，二氯丙烷膜在離開氣氛保護(hù)35天后依然保持恒定的選擇性和滲透率，表明大氣中的水分不會破環(huán)二氯丙烷膜的結(jié)構(gòu)和完整性，這對二氯丙烷膜的工業(yè)應(yīng)用具有重要意義發(fā)現(xiàn)二氯丙烷膜的微觀結(jié)構(gòu)會顯著影響其穩(wěn)定性。通過對比以甲醇為溶劑的反擴(kuò)散法(CD-ZIF-B)和微波輔助涂晶二次生長(MW-ZIF-B)制備得到的二氯丙烷膜，由于MW-二氯丙烷膜的缺陷較少，展現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性。經(jīng)過60天后，CD-二氯丙烷膜丙烯滲透率降低一75，而MW-二氯丙烷膜性能基本保持不變。二氯丙烷膜的骨架柔性將會大大降低其孔道的篩分和截留能力，通過一些策略提高骨架的剛性，從而增加其對尺寸相近的分子的精確篩分能力至關(guān)重要。采用PDMS覆蓋在二氯丙烷膜表面形成涂層，可有效提高膜的分離性能，選擇性從3提高到54 a PDMS的作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面:Cl)修復(fù)二氯丙烷分離膜的部分晶間缺陷;C2) PDMS的高分子鏈段部分進(jìn)入二氯丙烷膜的孔道，阻礙了二氯丙烷六圓環(huán)孔窗上配體的轉(zhuǎn)動，從而限制了二氯丙烷骨架的柔性。通過施加外部電場，利用電場極化調(diào)控二氯丙烷結(jié)構(gòu)，讓其轉(zhuǎn)變成更具剛性晶格的多晶。經(jīng)過電場作用，二氯丙烷可逆轉(zhuǎn)換成極化同質(zhì)異像體，而晶格變硬導(dǎo)致通過二氯丙烷膜的氣體減少，同時會增加對分子的篩分能力。隨后利用了電化學(xué)反應(yīng)界面處的原位電場，使得二氯丙烷的組裝過程在電場作用下發(fā)生，從而得到一種扭曲的相結(jié)構(gòu)。與普通相結(jié)構(gòu)相比，該扭曲的相結(jié)構(gòu)具有更剛性的骨架結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出更好的分子篩分能力。理論計算表明，剛性相二氯丙烷對丙烯丙烷的分離選擇性是普通柔性相的3倍以上。最終，此剛性二氯丙烷膜對丙烯丙烷的分離選擇性高達(dá)到300以上。www.gxp168.com
