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金属有機構造体：エネルギー効率に優れた気体分離のためのスケーラブルな準純粋MOF膜
Nature 655, 8124 doi: 10.1038/s41586-026-10655-9
金属有機構造体（MOF）膜は、エネルギー集約的な気体分離のエネルギーペナルティーに対処する大きな可能性をもたらす。MOF系膜を実用へと移行させ、展開するには、簡便でスケーラブルなプロトコルを確立することが不可欠である。今回我々は、工業的に信頼性の高い溶液プロセス法を用いて大規模に製造でき、対応する純粋MOF膜に迫る分離性能を発揮する、準純粋MOF膜（> 90 vol％ MOF）という新たな膜構造を報告し、MOF本来の潜在能力を完全に実現する。この進歩は、MOFと高分子（ポリマー）を単一の擬似連続相に融合し、MOFにポリマー様の表面特性を付与する相統合手法によって可能になったもので、固体濃度が極端に高い場合でもレオロジー的に制御された凝集ネットワークを形成できる。我々は、代表的なベンチマークMOFであるZIF-67、CALF-20およびCuBDCを準純粋膜へと加工し、プロピレン/プロパン、エチレン/エタン、炭素捕捉、水素精製などの基本的な分離について評価を行った。さらに我々は、産業上の有用性の実証として、(110)配向準純粋ZIF-67膜の連続ロール・ツー・ロール製造を実際の製造工場で実現した。プロピレン/プロパン分離では、この膜は、約160 barrerのプロピレン透過係数と約100の混合気体選択性を達成した。これは、ポリマーグレードのプロピレンを製造するのに十分な性能であり、技術経済分析に基づくと、蒸留と比較して精製コストを80％削減できる。今回の研究は、要求の厳しい分子分離に用いる結晶性膜について長年存在した、性能とスケーラビリティーの間のギャップを解消するものである。
