佛山大学学生团队开展多级孔MOF材料研发与应用验证

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净界过滤膜探索高洁净空间痕量污染治理

面向半导体等高洁净制造场景中的痕量污染，佛山大学材料与能源学院净界学生团队研发多级孔MOF复合过滤膜，探索气态分子污染物的吸附去除。目前，项目已完成膜样品试制，并在两家企业开展1平方米级应用验证，推动材料研究与实际应用衔接。

团队成员来自材料、能源与金融等专业，项目负责人梁柏明参与材料研发、企业调研及项目统筹。依托学校学院以及两大国家级科研平台，团队将材料结构设计、快速制备与复合成膜相衔接，推进过滤膜研发。

两大国家级平台以及项目负责人在国家工程实验室学习

走访产业一线明确滤材需求

在芯片制造等高洁净场景中，污染控制既要关注颗粒物，也要关注空气中的气态分子污染物，后者通常简称为AMC。部分有机蒸气等污染物即使含量较低，也可能吸附在晶圆或设备表面，干扰工艺过程。净界项目将研究对象放在这类痕量污染物的吸附去除上。

研发过程中，项目成员走访光宏科技、广东中科半导体微纳制造技术研究院及华翱控股集团，分别了解制造端的洁净环境要求、半导体工艺需求和过滤设备供应端的滤材使用情况。

团队走访调研

调研使研发有了更具体的应用约束：滤材既要具备吸附能力，也要考虑湿度变化、装配与更换维护。团队据此将孔道结构、制备工艺与材料成型作为连续的研究环节。

项目成员走访华翱控股集团了解过滤设备与滤材需求

项目采用的金属有机框架材料简称MOF，是由金属节点与有机配体构成的多孔材料。材料内部的孔道可以提供吸附空间，但吸附效果也受到分子能否顺利进入孔道的影响。针对这一问题，研究团队构建了微孔、介孔和大孔相互连通的多级孔结构，以改善分子在材料内部的传输。

在制备方法上，研究采用室温水相碱诱导路线，在水溶液中加入金属盐、有机配体和无机碱，通过搅拌反应制备多级孔MOF材料。在室温、常压条件下，合成反应时间可缩短至1分钟。

多级孔MOF材料的室温水相制备流程示意

在对二甲苯、正己烷等挥发性有机物的实验室吸附测试中，多级孔材料表现出更好的吸附性能。相关结果为材料设计提供了依据，也为后续过滤膜配方与工艺研究提供了基础。

从吸附粉体到过滤产品，材料还要经过成型。粉体在实际装置中的固定、分散和装配，都会影响使用方式。净界项目采用复合加工路线，将多级孔MOF分散于高分子基质中，制成浆料后进行刮涂和固化，形成复合过滤膜。

MOF与高分子材料复合后刮涂成膜的工艺示意

与粉体形态相比，膜形态为材料与过滤组件的结合提供了条件。项目将其作为净界过滤膜的产品形态，面向化学过滤器和空气净化装置的过滤段开展适配，探索在既有净化系统中增加气态污染物吸附功能。

研发过程中制备的部分膜材料样品

在材料研发与膜样品试制的基础上，净界项目进一步开展企业应用验证。过滤膜已在两家企业开展1平方米级验证，应用对象包括光刻相关溶剂残留、挥发性硅氧烷等污染物。在所测工况下，典型AMC去除率达到90%以上。

项目逐步形成了相互衔接的研发路径。成员累计发表学术论文23篇，室温水相快速合成方法已获发明专利授权。在此基础上，团队将继续优化成膜工艺，推进产品定型与试点验证，完善过滤膜与不同净化装置的适配。

团队比赛现场

这些阶段性成果也被带到创新赛事中展示。2026年10月25日，在华南农业大学举行的中国国际大学生创新大赛（2026）广东省分赛决赛中，“净界——面向高洁净空间的痕量污染物过滤膜”项目获高教主赛道本科生创意组银奖。