用于超快醇水分離的高柔性和超疏水性MOF膜
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
作為一種節能的分離技術，膜分離由于較低的污染和碳排放而受到關注。當前，發酵液中生物燃料（例如酒精）的提取至關重要。疏水性聚合物膜廣泛應用于生物乙醇的滲透蒸發，然而聚合物膜的分離性能通常受到滲透性和選擇性之間的權衡問題，限制了他們的應用。因此，制造高性能分離膜有助于降低能耗并提高工業生產效率。金屬有機框架（MOF）因其特定的吸收親和力、高可設計性以及多樣化的孔結構和尺寸而被廣泛研究。將高孔隙率MOF嵌入聚合物基質中以制備混合基質膜（MMM）。MMM中連續的MOF納米顆粒產生了連續的分子路徑，但MMM中的運輸途徑仍然以聚合物基質為主。因此，具有良好加工性能的聚合物基材是大規模生產的優選。此外，與三維MOF膜相比，定向二維MOF納米片(MOF-NS)膜通常表現出良好的分離性能。然而，由于剛性MOF和柔性基材之間的沖突，在聚合物基材上控制MOF納米片的生長具有挑戰性。 
北京理工大學趙之平團隊制備了一種嵌入ZIF-8種子的PVDF（聚偏二氟乙烯）基底，以便隨后MOF-NS在膜表面生長。利用含有ZIF-8晶種的PVDF溶液，通過浸泡沉淀的方法制備了晶種PVDF膜（SEEDS/PVDF），ZIF-8種子富集在SEEDS/PVDF表面（圖1A）為MOF的生長提供了異質成核位點,并為MOF-NS的生長提供了基礎并調節其生長方向。可能由于施加強剪切力的作用，在膜形成過程中，ZIF-8發生了從菱形十二面體到芽狀（圖1A，1B）的形狀轉變。X射線衍射 (XRD) 顯示，SEEDS/PVDF的曲線（圖1C）中出現了一個新的衍射峰（~9.4°），該峰對應于ZIF-8種子10.5°處的峰，說明MOF-NS由ZIF-8種子演化而來。隨后，使用掃描電子顯微鏡(SEM)捕獲到MOF-NS層的可逆變形（圖2A）。具有軟結構的垂直生長方向使得納米片在暴露于高功率電子束時能夠發生變形。我們觀察到三種類型的變形：翻轉、扭曲和搖擺（圖2B）。在變形過程中，納米片通過預嵌入的ZIF-8種子完整地錨定到基底上。這種現象在塊狀純MOF膜或MMM中不存在。此外，無論彎曲或屈曲（圖2C），在表面或橫截面上都沒有觀察到形態變化（圖2D），證明了膜的整體柔韌性。圖3：PDMS改性MOF-NS/PVDF膜滴定涂層特性。滲透汽化膜的性能主要受兩個因素的影響：客體分子在膜表面的溶解度差異和客體分子在膜基質中的擴散速率。作者使用滴定涂層來密封MOF-NS/PVDF上的分子尺度缺陷，并構建具有超疏水性和內部快速分子擴散途徑的雙功能膜（圖3A）。涂覆的PDMS隨著滴定時間的增加而增加，復合層中MOF-NS的百分比降低（圖3C）。首先在PVDF基材上生長MOF，然后利用PDMS涂層可以在聚合物中填充均勻且高負載的填料。MOF-NS/PVDF的高粗糙度導致水接觸角幾乎為零（圖3D）。15秒滴定涂層（PDMS/MOF-NS/PVDF-15s）的接觸角達到158.3°，表現出超疏水性，遠大于PDMS/PVDF膜（108.0°））。圖4：膜的滲透蒸發性能和模擬傳輸通道以及形態對進料流動行為的影響。與原始PDMS/PVDF相比，MOF-NS/PVDF表現出超高通量，但由于分子尺度缺陷較大，導致分離因子較低（圖4A）。具有高表面結晶度的MOF-NS由[Zn2(MeIm)4]n網格狀平面和9.6 ?的垂直層間距組成（圖4B和4C）。DFT計算得出的MOF-NS層間孔徑約為4.2至4.4 ?（圖4D），使得乙醇的傳質通道有限。垂直方向的流動通道（圖4C）與客體分子的流動方向對齊，減少了運輸阻力。密封的PDMS/MOF-NS/PVDF-15s的總通量為6.8 kg/(m2·h)，比原始PDMS/PVDF高12.6倍，并且分離因子略有增加（圖4A）。與其他*先進的聚合物基質膜相比，它的通量顯著提高（圖4E）。隨后，進行了膜的性能測試（圖4F）。PDMS可防止滲透對MOF-NS進行過度沖刷。PDMS/MOF-NS/PVDF結構在兩個方面有利于滲透汽化性能：（i）粗糙的表面增加了進料的湍流（圖4H），降低了邊界層內的傳質阻力以及通過減輕濃度和溫度極化現象來增加分子傳輸的驅動力。此外，納米結構的超疏水表面還可以提高發酵液滲透蒸發的抗污染性。(ii) 粗糙表面還增加了滲透的有效接觸面積。綜上所述，作者報道了一種在聚合物基底上創建具有蜂巢結構的高度柔性金屬有機框架納米片（MOF-NS）膜的策略。MOF-NS膜的蜂窩狀結構提供了大的比表面積、高粗糙度和快速的分子傳輸通道。受控生長和表面涂覆方法有效地生產了柔性且無缺陷的超疏水MOF-NS膜。MOF-NS中的超快傳輸通道在40℃下滲透蒸發乙醇-水時表現出超高通量和8.9的分離因子，可用于生物燃料回收。該文章選自Science.文獻鏈接：Li-Hao Xu et al. ,Highly flexible and superhydrophobic MOF nanosheet membrane for ultrafast alcohol-water separation.Science378,308-313(2022).
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫用激光器、光學科研，紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監控等。
卷柔新技術擁有自主知識產權的全自動生產線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產線能夠生產全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產生產能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業。
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