近日，华南理工大学电子显微中心与香港科技大学（广州）周胜团队合作完成的气体分离膜研究成果在 Nature发表，清华大学、KAUST等单位共同参与该工作。电子显微中心的博士研究生贾茜霖为论文共同第一作者，韩宇教授为共同通讯作者。
该工作中，周胜团队提出了“准纯 MOF 膜”新概念：通过将MOF晶体二维化为取向纳米片，并利用分子锚定剂将聚合物链动态固定在MOF表面，构筑出MOF体积分数超过90%的准纯MOF膜。该策略突破了传统混合基质膜中MOF填料含量受限、界面缺陷和规模化制备困难等瓶颈，使膜材料的气体分离性能接近纯 MOF 膜的本征水平。研究中，ZIF-67、CALF-20和CuBDC 等代表性MOF均被成功制备为准纯膜，并应用于丙烯/丙烷、乙烯/乙烷、二氧化碳捕集和氢气纯化等重要气体分离过程。其中，取向 ZIF-67膜在丙烯/丙烷分离中实现了约160 barrer 的丙烯渗透率和约100的混合气选择性，并完成了长20米、宽20厘米的连续卷对卷制备，展现出重要的产业化应用前景。
电子显微中心团队利用低剂量高分辨扫描透射电子显微技术，为多种用于成膜的MOF纳米片提供了直观、可靠的微观结构证据。获得的图像直接揭示了 [110] 投影ZIF-67纳米片中交替排列的四元环和六元环结构、[100] 投影ZIF-67 纳米片的四元环孔口，以及CuBDC纳米片的方形网格结构和一维孔道入口（图一）。这些原子/近原子尺度证据证明了MOF纳米片的高结晶性、取向性及孔口暴露方式，为理解其后续有序堆叠、孔道取向和气体筛分性能提供了关键结构基础。该工作充分体现了电子显微中心在电子束敏感晶态多孔材料低剂量成像方面的特色能力
图一. 低剂量电子显微表征揭示“准纯 MOF 膜”构筑基元的有序埃米孔道结构：(a) [100]取向ZIF-67纳米片；（b）[110]取向ZIF-67纳米片。
值得一提的是，这是电子显微中心过去三年内在Nature或Science正刊发表的第7篇论文，其中6篇以华南理工大学电子显微中心为通讯单位。此外，中心还在Nature Physics、Nature Catalysis、Nature Water等 Nature系列子刊发表多篇论文。上述成果展示了高端电镜平台在基础科学研究中的重要引领作用和支撑能力。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10655-9
其它论文链接如下：
1. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg3183（Science, 2023, 380, 633-638.）
2. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06658-5 （Nature, 2023, 623, 718-723.）
3. https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado7489（Science, 2025, 387, 776-782.）
4. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr5604 （Science, 2025, 388, 950-956.）
5. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09693-6 （Nature, 2025, 647, 364-368.）
6. https://www.nature.com/articles/s41586-026-10527-2（Nature, 2026, 653, 739-745.）
7. https://www.nature.com/articles/s41929-023-00968-7（Nature Catalysis, 2023, 6, 506-518.）
8. https://www.nature.com/articles/s44221-025-00397-9（Nature Water, 2025,3, 307-318.）
9. https://www.nature.com/articles/s41467-025-56215-z （Nature Communications, 2025, 16, 914.）
10.https://www.nature.com/articles/s41567-026-03236-0 （Nature Physics, 2026, 22, 736-744.）