用“分子尺子”调控金属有机框架材料的孔洞大小和形状，提升过滤膜分离效果

本文报道了一种面向石油馏分高效分离的创新性MOF膜技术。传统石油炼制中，蒸馏工艺年耗能超1100太瓦时，占全球能源消耗的1%；裂解后还需进一步分离结构相近的烃类分子，对分离精度提出极高要求。研究团队设计出一类含偶氮苯侧链的UiO-66型MOF材料（Azo-UiO系列），通过系统改变侧链长度（从无取代基到丁基），实现了膜孔静态尺寸的宽范围调控（0.41–0.68纳米），恰好覆盖C6–C16烷烃分子尺寸。在此基础上，利用紫外光照射触发偶氮苯基团发生反式→顺式异构化，使分子体积收缩，孔径在原有基础上再增加0.01–0.04纳米，实现动态、可逆、高精度的孔道微调。研究人员将这些MOF负载于PVDF基底上制成稳定分离膜，并构建四层串联分离体系：第一层（大孔L1膜）截留十六烷（C16H34），第二层（L2膜）截留十一烷（C11H24），第三层（L3膜）截留壬烷（C9H20），第四层（小孔L4膜）在紫外光调控下精准筛分出正己烷（C6H14）。经四步连续分离，C6H14纯度由初始25%提升至92.2%。实验证明，该膜兼具高选择性、高稳定性与优异的光响应可逆性；理论模拟进一步证实，分离效果主要源于孔径筛分效应，而非吸附差异。该技术将化学修饰的‘粗调’与光控响应的‘精调’有机结合，摆脱了传统分离对高能耗过程的依赖，为绿色低碳的石油精细化分馏和分子级筛分提供了全新路径。