文 献 综 述

1.前言

化石燃料的燃烧和其他的人类经济社会活动，导致大量温室气体（主要是CO₂）排放，造成了严重的环境问题。如何有效控制和减少CO₂排放，减缓”温室效应”对环境的沉重压力，实现经济可持续发展和环境保护的”双赢”，已成为全世界面临的严峻问题^[1]。作为这些常规工业方法的替代品，膜分离技术在过去几年中已经引起了极大的关注，因为它提供了低成本和能量需求的一种简单连续过程^[2]。聚合物材料是使用最广泛的膜分离材料，许多种类的聚合物都可用于CO₂分离，如聚酰胺，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚硅氧烷，聚环氧乙烷等。然而，这些聚合物膜通常受到渗透性和选择性之间的权衡相互制约^[3,4]，显著的限制了分离性能。通过调整膜材料的腔体尺寸和对客体分子的化学亲和力，学者们已经付出了诸多努力开发下一代膜，以进一步改善其渗透性和选择性^[5]。

2. 金属-有机骨架材料

2.1金属-有机骨架简介

金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks，简称MOFs)是一种新型的多孔材料，因其具有高孔性、比表面积大、合成方便、骨架规模大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点，现已在气体吸附、催化、光电材料等领域受到人们的广泛关注^[6]。尤其是可调孔径，大表面积和特定吸附亲和力的独特性质，MOFs可以开发成用于分子分离的潜在膜材料^[7]。相关研究表明，纯MOFs膜具有优异的气体分离性能^[8,9]。然而，纯MOFs膜经常难以满足工业规模层次上的应用。膜中的缺陷，如裂纹和晶间间隙可能导致气体的非选择性渗透。另一个挑战是，大面积制造用于工业规模气体分离过程的纯MOFs膜比较困难^[1]。

2.2 MOFs的合成方法

MOFs材料多采用一步法合成，通过金属盐、有机配体和溶剂的选择在中低温下合成所需要的MOFs。主要的合成方法有溶剂热法、液相扩散法、微波法、超声法、机械搅拌法等方法。

2.2.1 扩散法