一般通过修改骨架构件可以调节金属有机物（MOF）的孔结构和气体传输特性。这里，孔调节的沸石咪唑酯骨架（ZIF）-8层直接生长在氧化石墨烯纳米带（GONR）处理的聚合物基质上。含氧官能团和GONR悬挂的碳键促进了ZIF-8 在GONR(100)晶面自发生长，而且通过金属-碳的化学吸附将ZIF-8层牢牢地锚定在其表面，从而提高其硬度。此外，气体渗透和分子模拟结果证实，ZIF-8的有效孔径尺寸调节为3.6。实验结果证明，阻止大分子烃的同时，实现了超快的H2渗透率（7.6×10-7 mol m-2 Pa s）。值得注意的是，由于氢与大分子烃之间的竞争传输，该膜对混合物的选择性比理想选择性要高得多，并且分离性能超过了目前报道的聚合物负载ZIF膜的性能。
 
 
Figure 1. a）ZIF-8/GONR/PES膜的制备示意图。b-d）不同样品的SEM图像。 e）AFM图像。f）ZIF-8/GONR/PES膜的照片图像。g，h）俯视SEM图像。i）横截面SEM图像以及相应的EDX元素映射和示意图。j）横截面TEM图像。k）放大TEM图像和对应的元素映射。
 
 
Figure 2. a）ZIF-8的模拟XRD模式和实际XRD模式。b）GONR涂层-PES上生长的ZIF-8的SEM图像。c）示意图说明了GONR层上生长多晶ZIF-8。
 
 
Figure 3．a）单一气体渗透率。b）H2/CH4和c）H2/C3H8分离性能与时间的函数。d）比较理想混合气和二元混合气的选择性。e）H2/CH4和f）H2/C3H8分离性能比较。g）烃-依赖的H2渗透率。h）H2-依赖的烃渗透率。i）ZIF-8/GONR/PES膜的气体传输机理。
 
 
Figure 4．a）计算GONR官能团和锌之间的吸附能的模型系统。b）锌和（插图）2-甲基咪唑在GONR表面上的吸附能量。c）相对能垒比较。d）示意图说明ZIF-8/GONR膜和孔径大小的调节。
 
        该研究工作由韩国延世大学Dae Woo Kim带领的团队于2021年发表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文：Pore Tuning of Metal-Organic Framework Membrane Anchored on Graphene-Oxide Nanoribbon。

转自《石墨烯杂志》公众号