化工行业的可持续发展的基础之一就是烯烃/链烷烃的高效分离，目前以高耗能低温蒸馏工艺为主。仅 C2H4 和 C3H6 的提纯就占全球能源消耗的 0.3% 左右，碳排放量巨大。开发低碳替代烯烃/石蜡分离技术，包括非热膜技术，预计比蒸馏节省高达 90% 的能源，是我们现代社会实现节能和碳中和，达到可持续发展的重要一步。为保证膜技术实现如此大的分离，发展膜技术“芯片”的先进膜材料势在必行。

来自金属有机框架 (MOF) 的分子筛膜是分离烯烃/石蜡混合物的非常有前途的材料，是可持续化学过程的关键，也是分子分离的巨大挑战。目前，MOF 固有的晶格灵活性严重影响了它们的精确筛分能力。在这里，作者展示了“合金”膜 (AM) 的概念验证，该膜是通过将季铵官能化共价有机骨架 (COF) 掺入沸石咪唑骨架 (ZIF-8) 基质中制造的。COFs 和 ZIF-8 之间的库仑力限制了 ZIF-8 的连接器旋转，产生了独特的合金化效果，通过改变 COFs 的含量，可以方便地调整 ZIF-8 的晶格刚度，类似于柔性-铝合金制造向刚性转变。这种合金化效果赋予 AMs 卓越的丙烯/丙烷分离性能，丙烯/丙烷分离因子超过 200，丙烯渗透率为 168 GPU。希望“合金”膜概念和伴随的合金化效应能够更新混合基质膜的内涵，并激发对用于节能分离的先进膜的设计范式和开发的重新构想。

AMs的制造和微观结构

图 1. 使用电驱动共沉积工艺构建 MOF-COF AMs .

作者提出了“合金”膜 (AMs) 的新概念，并通过电化学共沉积方法制造 MOF-COF AMs 来证明这一点。

图 2. AMs的形态、组成和生长过程

AM的合金化效果

图 3. AMs 晶格刚度和 MOF-COFs 相互作用的描述

AMs 的合金化作用是指 MOFs 晶格的柔韧到刚硬的转变。有一些主要研究利用 XRD 峰或 FTIR 波段的变化作为 MOF 晶格刚度变化的指标。值得注意的是，对于 AM，观察到特征 ZIF-8 峰向更高角度的位置偏移。理论上，XRD图谱中的峰值位置对应于晶体的晶胞结构，向更高角度的移动意味着晶胞的收缩。因此，使用 Le Bail 方法细化晶胞参数以评估晶胞变化。随着AMs中COF含量的增加，晶胞参数的收缩变得更加明显，收缩0.3％至0.9％，这意味着ZIF-8晶格刚性逐渐增加。AM 的 FTIR 光谱蓝移进一步证明了这一推论。可以推断，AMs中ZIF-8与COFs之间存在较强的相互作用，不仅可以诱导ZIF-8晶体在COF上的成核和生长，还可以增强ZIF-8的晶格刚度。

AM的分离性能

图 4. AM 的 C3H6/C3H8 分离性能

COF的四元-N和ZIF-8的吡啶-N之间的库仑力限制了ZIF-8的接头旋转，产生了明显的合金化效果。因此，可以通过加入不同数量的 QA 功能化 COF 纳米片来微调 ZIF-8 在 AMs 中的晶格刚度。因此，可以很好地控制 AMs 的分子筛分能力。此外，COF纳米片可以促进ZIF-8的外延生长，从而有效地降低膜厚度。具有优化刚度的 AM 表现出创纪录的 C3H6/C3H8 分离性能，分离因子为 203，C3H6 渗透率为 168 GPU。简便而温和的电驱动共沉积策略为大规模生产高质量的 MOF 基“合金”膜提供了平台。考虑到大量 MOF、COF 和其他有机骨架材料，以及网状化学、模块化合成和分子编织的快速发展，设计先进的“合金”膜具有成本优势，应用于精确分子或离子筛分的前景巨大。