混合基质膜相容性的计算筛选与分析及其在气体分离中的增强作用

本文推荐：本研究通过分子动力学(MD)模拟系统评估了72种混合基质膜(MMMs)的相容性，提出以界面空隙长度(3.78 ?)为关键指标，发现VUNCEM@PIM-1组合突破传统认知，实现刚性聚合物与MOFs的高效兼容。研究揭示了MOFs锯齿形表面形态和聚合物柔韧性对相容性的调控机制，为设计兼具高渗透性/选择性的气体分离膜提供新范式。

　　

Highlight

通过分子动力学(MD)模拟，我们对72种混合基质膜(MMMs)的相容性进行了系统分析，重点关注以界面空隙长度为表征的相容性指标。研究发现，聚合物刚性显著影响相容性——柔性聚合物通常表现出更好的相容性。而具有锯齿形表面形态的金属有机框架(MOFs)能显著提升聚合物的适应性，从而优化界面结合。

关键发现

我们成功鉴定了VUNCEM@PIM-1这一特殊组合，其界面空隙长度仅为3.78 ?。这一发现尤为引人注目，因为PIM-1作为刚性微孔聚合物，传统上被认为与MOFs兼容性较差。该组合通过选择性MOF与微孔聚合物基质的优化配对，有望实现H₂/CH₄分离的高渗透性和高选择性。

Conclusion

理解并改善界面条件是提升MMMs性能的关键。本研究不仅建立了评估MMM相容性的计算框架，更通过发现"刚性聚合物-特殊MOF"的意外兼容组合，为突破Robeson上限提供了新思路。MOFs表面形态工程和聚合物柔韧性的协同调控，将成为设计下一代高性能气体分离膜的重要策略。