MOF膜新突破！港科大（广州）周胜团队科研成果见刊Nature
2025年的诺贝尔化学奖颁给了首创金属有机骨架（Metal–Organic Frameworks, MOFs）的三位科学家。瑞典皇家科学院用一句富有诗意的颁奖词总结了获奖者的贡献：“他们为化学创造了新空间。”
全世界都在谈论在这块“新空间”里，气体分离、碳捕集、储能等领域将会如何被颠覆，一个个令人兴奋的应用场景被反复描绘。但同时大家也要面对一个困难的现实：金属有机骨架在它最被寄予厚望的膜分离领域，还依旧未走出实验室。显微镜下，它的性能足够惊艳，可一旦想把技术放进工厂流水线，各种难题就不断涌现。
纯MOF膜，困在“高性能但做不大”的死胡同；加了聚合物的混合基质膜，困在“做大了但性能平庸”的矮房子。两条路，两堵墙。
直到一张紫色薄膜，从香港科技大学（广州）的实验室的台面上被研发出来——柔软、轻薄，看上去与普通塑料膜别无二致，却以接近纯MOF的结构实现了卓越分离性能，以超低聚合物含量驾驭了材料加工性和柔韧性，并在成熟工业制造体系下得到验证，实现连续化放大生产。这项工作是由港科大（广州）功能枢纽可持续能源与环境学域助理教授周胜和他的博士生宋诗政完成的。
7月15日，该项研究成果以“Scalable quasi-pure MOF membranes for energy-efficient gas separations”（用于节能气体分离的可放大准纯MOF膜）为题，发表在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上。
而这一切的起点，源于一次试剂误拿。从那一刻，到论文见刊，经历了790天。
港科大（广州）周胜团队在国际顶尖期刊《自然》（Nature）上发表最新研究成果。
港科大（广州）功能枢纽可持续能源与环境学域周胜为论文共同通讯作者，港科大（广州）博士研究生宋诗政为论文第一作者，参与此项研究的共同作者还有港科大（广州）博士研究生刘志浩、刘硕、温贺。
其他参与该研究的包括法国蒙彼利埃大学Guillaume Maurin、华南理工大学韩宇、清华大学王海辉以及阿卜杜拉国王科技大学Mohamed Eddaoudi教授及各自团队。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10655-9
一次偶然的“失误”，为何成了最好的安排？
研究的起源，要追溯到2024年5月，当时港科大（广州）可持续能源与环境学域博士生宋诗政，正在红鸟材料制备实验室里尝试复现ZIF-67纳米片的合成。
操作台上，试剂瓶整齐排列。按照既定配方，他需要加入一种缩写为SDS的表面活性剂，这是他为实验准备的关键组分。他伸手拿起一瓶，合成照常推进，紫色粉末在瓶底缓缓沉出，肉眼看去毫无异常。
直到结构表征的数据出来。
“晶面取向不对。”宋诗政愣了一下。数据跟预期完全不同，但又不是失败。它呈现出一种完全不同的（110）晶面取向结构。
反复核查实验记录，一步步复盘，他才发现问题所在：那天他拿在手上的，不是SDS，而是SDBS——一瓶名字缩写仅一字之差、分子结构却完全不同的化学品。
彼时，周胜正在出差的高铁上。手机震动了一下，他打开宋诗政发来的信息，第一反应不是生气，而是回复：“这是一个非常有意思的现象，搞明白怎么回事。”
“我们做这个方向，你得允许犯错。”周胜说得很平静。在他看来，科研中的“意外”从不新鲜，关键是态度：“很多诺贝尔奖的起因都是一个小失误。我们可以接受失败，但一定要知道怎么失败的，把每一个环节都弄清楚。”
不到两周，宋诗政完成了对照验证。结果令团队振奋：进一步研究发现，这次“意外”产生的（110）晶面取向结构所形成的筛分窗口尺寸，恰好适用于丙烯/丙烷体系的分子筛分。这一几乎让所有气体分离研究者头疼的体系，正是团队梦寐以求的结构。翻遍此前文献，尚无直接合成（110）取向ZIF-67纳米片的相关研究。
直到今天，宋诗政仍然清晰记得当时的心情：“一方面有点自我怀疑，我做了那么多年实验，从来没加错过；另一方面也觉得特别意外，这个材料太神奇了。”
一次误拿试剂，一次不肯“稀里糊涂扔掉”的追问，把一扇原本紧闭的门推开了一道缝。而门后面的风景，远比任何人想象的都要辽阔。
百米精馏塔，被“压缩”成一张薄膜
这次偶然得来的纳米片，想要取代的，是石化行业近百年来的最重要的巨型设备——精馏塔。石油中蕴含的许多工业气体，如丙烯和丙烷，分子尺寸差异极小，一个世纪以来，都只能靠低温精馏反复冷凝蒸发来分离，但这样做的代价惊人——全球化工行业近一半的能耗都砸在这里，目前国内石化行业的核心精馏设备还长期依赖进口。
使用MOF膜被公认是最有潜力取代低温精馏的下一代技术：能耗低、过程简单、体积小，但需要突破规模化制备的难题。
周胜团队找到了解法，通过一种“融合相”策略。先把MOF做成极薄的纳米片——正是那次试剂误拿意外得到的（110）取向结构，然后在每个纳米片的表面涂上一层超薄的聚合物“外衣”，这层外衣像肌肉附着在骨骼上，紧紧贴合。这层聚合物不多不少，刚好当“胶水”，让整张膜既有高性能晶体的分离本领，又具备了柔韧性和可加工性。
经过不断的实验攻关，2025年9月，团队在深圳的产业合作伙伴工厂里，用现成的卷对卷生产线，把90%浓度的MOF膜从实验室“小方块”变成了20米长、20厘米宽的连续膜卷——这在该领域是头一次。
更关键的是之后测试的数据：用这张工业制膜连续运转150天，分离的丙烯纯度始终保持在99.5%以上，达到聚合级标准。成本测算显示，比传统低温精馏，新方法有望把丙烯提纯成本砍掉约八成。
不仅如此，这条路径已验证可复制到多种材料体系，在乙烯/乙烷分离、二氧化碳捕集、氢气纯化等场景都表现优异。它不只是一张膜，而是一套“用现有工厂设备就能造出来”的颠覆性技术。
Nature审稿人这样评价周胜团队的发现：学术界和工业界都在热切等待它的部署，以大幅降低工业分离过程的能耗。
那一座座从第一次工业革命时期就出现的，高达百米的“能耗怪兽”精馏塔，或许真能被“压缩”成一张张薄膜。
从传奇师兄到导师，还有那间从零搭起的实验室
宋诗政是周胜课题组最早的一批学生之一。他们是硕士阶段的同门师兄弟，“我读研的时候，组里到处都是周胜老师的传说。”听着这些传奇故事，宋诗政完成了硕士学业，在看到周胜在朋友圈发布的“招生简章”时，他几乎没有犹豫就选择来到了港科大（广州）。
周胜和宋诗政都是在2023年加入的港科大（广州），彼时大学刚刚创校1年。从实验台、气相色谱到气路系统、气瓶柜，实验室里几乎每一件设备、每一条管线都要从零规划、逐步搭建。周胜和宋诗政带着一股敢想敢拼的创业精神，同步并行，推进着课题研究与实验室建设。
这和周胜此前读博的经历也有些类似，因为研究的方向非常前沿，许多设备都要重新购置和调试，但正是这样“从零手搓”的经验，会让后续的实验更加顺利。“你经历过这段过程，将来一定会感谢它。“周胜这样勉励宋诗政。
“你可以做慢一点，但每一步都要知道自己在做什么、为什么这么做。”这是周胜经常挂在嘴边的一句话。
在课题组中，周胜更像一名“引路人”：不设考勤、不要求打卡，给予学生充分的科研自主权和实验设计自由度。但在研究的关键节点上，当学生遇到瓶颈或陷入困惑时，他总能耐心陪伴学生梳理思路、复盘实验过程，并给出精准而具有启发性的建议，帮助学生逐步完善科研逻辑。
他常说，做科研不是一味地埋头向前冲，而是在不断探索的过程中持续审视和思考。每走一步，都需要回头确认自己的假设是否成立、逻辑是否严密、方向是否正确。只有建立在扎实思考基础上的探索，才能真正走得更远。
而宋诗政也不是那种需要被推着走的学生。他话不多，但手上功夫扎实，实验记录写得一丝不苟。恰好是这个实验习惯，让他能够在试剂混淆的那次实验里，快速回溯到每一个操作步骤，并找到问题的根源。“他做事情很稳，”周胜这样评价自己的学生，“你交给他一件事，不用反复盯着，他会自己把闭环走完。”
师生之间的默契，是在那些没有里程碑的日子里慢慢攒起来的。一起等设备调试到深夜，一起对着莫名其妙的数据皱眉头，一起在办公室边吃着外卖边讨论下一步该往哪走。这种亦师亦友、平等求真的氛围，使得课题在两年内保持了惊人的推进效率。从意外发现，到被Nature接收，仅用两年时间，这在竞争激烈的MOF膜领域，堪称迅速。
但对周胜和宋诗政而言，这才只是开始。“文章只是前期一个小小的成果。真正把它应用落地，才是我们追求的目标。”
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“2025年，三位科学家因为MOFs荣获诺贝尔化学奖。然而，它作为工业分离膜的应用，目前还是零。”周胜停顿了一下，“我是这么跟诗政说的——之前合成氨技术拿过两次诺贝尔奖：第一次，是发现反应本身；第二次，是把它搬进了工厂，实现工业化生产。”
第一次是从0到1，第二次是从1到100。0到1是发现，1到100是兑现。大多数研究停在0到1。因为1到100费时费力，不好发论文，不好算成果。
但总要有人去做。
港科大（广州）从建校第一天起，选的就是这条路：让实验室的成果走进工厂，产生社会影响，而不是停在论文里。周胜和宋诗政选择了这条路，而这篇刚刚发表的论文，只是这条路的起点。
