Defect engineering of metal organic frameworks (MOFs) is an emerging effective approach for manipulating their microporosity structure. They are very promising but challenging to achieve significant gas separation performance improvements for mixed matrix membranes (MMMs) fabrication. Herein, we propose a novel thermal induced in-situ defect engineering strategy of ZIF-8 in MMMs by carefully post controlled annealing (above polyimide matrix T_g and below ZIF-8 T_d). Attractively, the thermal-triggered polyimide matrix (P84 HT) crosslinking repairs interfacial voids between ZIF-8 and P84 HT. The resulting advanced MMMs exhibit more gas sorption sites and diffusion pathways owing to the missing Zn-N bond of ZIF-8, while exciting enhancement of H₂/CH₄ and H₂/N₂ separation performance is obtained compared with the pristine P84 HT membrane. Furthermore, after in-situ defect engineering at 400 °C, the H₂ permeability of the advanced MMMs with 20 wt% ZIF-8 loading is 123.8 Barrer, 19.4 times higher than the pristine P84 HT membrane (6.4 Barrer), while the H₂/CH₄ and H₂/N₂ selectivity almost remains essentially unchanged. More importantly, this facile but very effective method demonstrates a new direction to regulate structure of polyimide/MOFs based MMMs for gas separation.

中文翻译：

---

ZIF-8 在混合基质膜中的热诱导原位缺陷工程，具有显著增强的气体分离性能


金属有机框架 （MOF） 的缺陷工程是操纵其微孔结构的一种新兴的有效方法。它们非常有前途，但要实现混合基质膜 （MMM） 制造的显著气体分离性能改进具有挑战性。在此，我们提出了一种新的热诱导原位缺陷工程策略，通过仔细的后控制退火（在聚酰亚胺基体 T_g 以上和低于 ZIF-8 T_d）在 MMMs 中 ZIF-8 进行热诱导原位缺陷工程。极具吸引力的是，热触发聚酰亚胺基体 （P84 HT） 交联可修复 ZIF-8 和 P84 HT 之间的界面空隙。由于 ZIF-8 的 Zn-N 键缺失，所得的高级 MMMs 表现出更多的气体吸附位点和扩散途径，同时与原始的 P84 HT 膜相比，H₂/CH₄ 和 H₂/N₂ 分离性能得到了令人兴奋的增强。此外，在 400 °C 下进行原位缺陷工程后，具有 20 wt% ZIF-8 负载量的先进 MMM 的 H₂ 通透性为 123.8 Barrer，比原始 P84 HT 膜 （6.4 Barrer） 高 19.4 倍，而 H₂/CH₄ 和 H₂/N₂ 选择性几乎基本保持不变。更重要的是，这种简单但非常有效的方法展示了调控基于聚酰亚胺/MOF 的 MMM 结构用于气体分离的新方向。