离子液体支撑膜是由支撑材料和离子液体两部分构成的分离膜。由于离子液体具有化学性质稳定、难挥发以及对二氧化碳（CO₂）的溶解度高等优点，近年来，离子液体支撑膜已展示良好的CO₂选择性分离，并且围绕着如何制备兼顾高CO₂通量和高CO₂选择性的离子液体分离膜开展了深入的研究。一方面，支撑材料对于离子液体支撑膜的分离性能影响**。例如，采用二维层状材料（如氧化石墨烯ACS Nano 2018, 12, 5385、二硫化钼J. Mater. Chem. A 2019, 7, 10041等），可以将离子液体限域在其片层之间，这些处于受限空间之中的离子液体对于CO₂的选择性有着明显的提高。然而，常规的二维层状材料具有非常有限的面内孔，使得CO₂在膜中的传输主要经由其片层之间的间隙进行，这无疑增加了其传输路径的长度，从而导致CO₂的通量仍有较大的提升空间。鉴于此，我们设计了一种具有大量面内微孔结构的二维层状材料（二维Zr-Fc MOF纳米片J. Mater. Chem. A 2019, 7, 15975）作为支撑材料，通过其中的面内孔来提供额外的CO₂通路，从而提高CO₂传输的通量。同时，限域在MOF微孔内的离子液体，确保了所制备的膜（Zr-Fc SILM）具有**的CO₂选择性。另一方面，研究发现通过对离子液体支撑膜施加外场刺激（如电场、热和光等），可以进一步地提高CO₂的通量。考虑到Zr-Fc MOF具有光热性能（ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 20321），因此，还可以通过外加光源刺激来进一步地提高CO₂通过Zr-Fc-SILM的通量。

图1、a) Zr-Fc-SILM的SEM截面图，b)不同气体通过不同厚度的Zr-Fc-SILM膜的气体通量。C)Zr-Fc-SILM膜与文献报道的同类型离子液体支撑膜的CO₂分离性能比较。d)光调控CO₂和H₂通过Zr-Fc-SILM的通量及其相应的分离系数。e)光热调控CO₂通过Zr-Fc-SILM的机理示意图。

Zr-Fc MOF纳米片具有丰富的面内微孔，可以克服传统二维层状材料面内孔缺失而导致的气体传输路径长等问题。因此，所制备的Zr-Fc-SILM具有**的CO₂分离性能。其中，厚度为460 nm的Zr-Fc-SILM的CO₂通量高达145.15 GPU，CO₂/N₂的分离系数高达216.9，同时兼顾了高CO₂气体通量与CO₂选择性，膜的整体性能超出了Robeson上线，且优于文献报道的其他类似的离子液体支撑膜。Zr-Fc MOF具有光热性能，在外加光源的刺激下，Zr-Fc MOF能将光能转换成热能，使Zr-Fc-SILM的温度升高，导致CO₂在膜内的扩散速度变快，从而进一步地将CO₂的通量提升了35%。此外，Zr-Fc-SILM具有**的光热稳定性，即使经过重复多次光热调控，其气体通量和相应的选择性仍能回复到初始状态。