“Like‐Compatible‐Like” Strategy for High‐Performance H2‐Sieving Mixed‐Matrix Membranes with Intensified Filler‐Polymer Interfaces

材料科学 聚合物 填料(材料) 基质(化学分析) 复合材料 化学工程 高分子科学 遗传学 生物 工程类
作者
Fengting Yao,Ziheng Li,Yan Dai,Xuehua Ruan,Xiaohang Yang,Xiaobin Jiang,Wenji Zheng,Gaohong He
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202512697
摘要

Abstract Metal organic frameworks (MOFs)‐based mixed matrix membranes (MMMs) exhibit great prospects for H 2 purification. However, their further development is hindered by interfacial incompatibility and framework flexibility‐induced selectivity loss. Inspired by the “like compatible like” principle, a fluorinated engineering strategy is developed by introducing isoelectronic −CF 3 groups into ZIF‐9 (FZIF‐9), achieving dual regulation of MOF‐polyimide (6FDA‐TFMB) interfaces and molecular sieving architecture. The −CF 3 functionalization synergistically enhances interfacial compatibility through dipole interactions (C═O···F−C), optimizes pore size (3.67 Å) to achieve size‐exclusive H 2 /CH 4 separation. Meanwhile, it suppresses the dissolution and adsorption of CH 4 molecules by reducing the CH 4 adsorption capacity on FZIF‐9 by 40% compared with ZIF‐9. The FZIF‐9/PI‐20 wt.% MMM exhibits excellent improvements of 22.1% and 133.1% in H 2 permeability (159 Barrer) and H 2 /CH 4 selectivity (295) over ZIF‐9/PI‐20 wt.% MMM. Importantly, its selectivity is superior to state‐of‐the‐art MOFs/6FDA‐based MMMs, approaching the 2015 Robeson upper bound. This work establishes fluorine‐mediated interface engineering as a universal strategy for advanced gas‐separation membranes, particularly in H 2 /CH 4 separation.
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