纯手性金属有机骨架膜的制备及对映体选择性分离研究

随着医药、农药、合成染料等领域对手性化合物对映体需求的日益增长，手性拆分技术，尤其是膜拆分技术受到广泛关注，显示出诱人的应用前景。然而，该技术目前存在的关键问题是缺乏高性能的膜材料。为此，本项目提出"将纯手性金属有机骨架（HC-MOF）材料作为新一代手性分离膜材料、并研制出高性能薄膜用于对映体的选择性分离"的新思路。项目拟采用自主研发的反应晶种法制备HC-MOF膜，运用现代材料表征技术，对支撑体表面HC-MOF材料的成核、生长及成膜过程进行多尺度研究，探讨膜微结构的形成机理与调控方法，膜层与支撑体之间的界面结合以及膜微结构与分离性能之间的构效关系；基于化学工程的传递理论，研究待分离物质在膜表面的吸附扩散行为及在膜体相的传输行为，揭示HC-MOF膜手性分离机理，初步形成基于MOF膜的手性分离基础理论。项目实施将开拓MOF膜应用的新领域，为手性膜分离技术的发展提供理论参考。

本项目针对现有的基于膜过程的手性分离技术存在的主要问题(缺乏高性能的膜材料)，提出将HC-MOF 材料作为新一代的手性分离膜材料,同时借助于材料化学工程的基础理论和方法，在多孔陶瓷支撑体上，开展基于HC-MOF 膜材料的手性分离研究。项目实施过程中，选择在医药、农药、合成染料等精细化工领域常用的醇类及亚砜类手性化合物为目标体系，同时围绕膜微结构的形成机理与调控方法、膜层与支撑体之间的界面结合及膜的分离机理三个关键科学问题，开展深入地研究。通过该项目的实施，我们阐明了反应晶种法的成膜机理，提出了一种消除MOF膜层缺陷的方法，构建了评价MOF膜层与支撑体界面结合力的平台，开发了两种MOF膜制备新方法（高能球磨法与循环前驱体法），揭示了手性MOF膜的分离机理，探索了手性MOF膜在气体分离领域的应用。初步形成基于HC-MOF 膜的手性分离基础理论，对这种新型手性分离方法的实际应用具有积极地指导意义。在AIChE J., Chem. Commun., J. Memebr. Sci., J. Mater. Chem. A等化工、材料主流期刊上发表SCI收录论文10篇，授权专利5项，参加国内外重要学术会议5次。