膜科学与技术

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Analysis of development trends and research hotspots in mixed matrix membranes based on patent data

Authors： LI Xuze1, JIANG Hongbing1,WANG Jing2, ZHANG Yatao2, LI Dongyang2

Units： 1. School of Management, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China; 2. School of Chemical Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China

KeyWords： mixed matrix membranes; patentometrics; main path analysis; technological development trends; hotspot recognition

ClassificationCode：TQ028.8; G01N33

year,volume(issue):pagination： 2026,46(1):230-239

Abstract：

Mixed matrix membranes (MMMs), integrating the advantages of polymeric continuous phases with molecular sieve dispersed phases, have attracted significant research interest owing to their facile fabrication and enhanced operational stability. Leveraging the Incopat global patent database, this study employs patentometrics combined with main path analysis to systematically investigate the evolutionary trajectory and innovation focal points within global MMM technology. A pronounced surge in MMM-related patent applications globally since 2019, with China emerging as the dominant technological force (accounting for over 85% of filings), where academic institutions such as Dalian University of Technology serve as primary innovation drivers. The current innovations in membrane technology focus on modification strategies for membrane materials and functional integration design; as a core component, mixed matrix membranes are increasingly prominent in the industrial applications of high-end manufacturing support areas such as gas separation and water treatment. Technical pathway analysis reveals that synergistic optimization of functional fillers (e.g., ZIF-8, MOFs) and polymer matrices (e.g., Pebax) constitutes the critical breakthrough strategy for overcoming the permeability-selectivity trade-off. Gas separation persists as the predominant application domain. To accelerate MMM industrialization and advance carbon neutrality objectives, we propose strengthening industry-university-research collaboration and establishing enterprise-centered innovation ecosystems.

Funds：

国家自然青年科学基金项目（C类）（22208317）; 河南省科技攻关项目（252102321072）

AuthorIntro：

李旭泽（2002-），男，河南周口人，硕士研究生，主要研究方向为专利数据挖掘

Reference：

[1]闫海龙，高缨佳，胡爱军，等. 分离CO2的纳米材料/Pebax混合基质膜研究进展[J]. 膜科学与技术，2021，41(5):174-182.
[2]Guo X Y, Huang H L, Ban Y J, et al. Mixed matrix membranes incorporated with amine-functionalized titanium-based metal-organic framework for CO2/CH4 separation[J]. J Membr Sci, 2015, 478:130-139.
[3]Tian Z Z, Wang S F, Wang Y T, et al. Enhanced gas separation performance of mixed matrix membranes from graphitic carbon nitride nanosheets and polymers of intrinsic microporosity[J]. J Membr Sci, 2016, 514:15-24.
[4]俞江南，李康，陈飞，等. 面向CO2分离的混合基质膜研究进展[J]. 化学工业与工程，2023，40(3):74-83.
[5]北京新思界国际信息咨询有限公司. 2021—2025年混合基质膜行业深度市场调研及投资策略建议报告[R]. 北京：北京新思界国际信息咨询有限公司，2021.
[6]邱天然，况彩菱，郑祥，等. 全球气体膜分离技术的研究和应用趋势——基于近20年SCI论文和专利的分析[J]. 化工进展，2016，35(7):2299-2308.
[7]郑祥，孔亚东，谭送琴，等. 中美膜领域科研实力比较——基于文献计量学的视角[J]. 膜科学与技术，2020，40(3):136-144.
[8]国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会. 膜分离技术术语：GB/T 20103—2006[S]. 北京：中国标准出版社，2006.
[9]文庭孝. 专利信息计量研究综述[J]. 图书情报知识，2014(5):72-80.
[10]李琳，刘峤，金鑫，等. 一种具有耐热和耐溶剂性的混合基质膜及其制备方法和应用：中国，CN107362702A[P]. 2017-11-21.
[11]刘毅，夏婷，吴雨洋. 一种等级孔结构ZIF-8材料、其制备方法和在混合基质膜中的应用：中国，CN120005266A[P]. 2025-01-13.
[12]马沧海，李泓锦，贺高红，等. 一种用于丙烯丙烷高效分离的缺陷MOF基自具微孔聚合物混合基质膜的制备方法：中国，CN119819139A[P]. 2025-01-24.
[13]代岩，陈通，贺高红，等. 一种离子液体功能化Silicalite-1@SiO2混合基质膜的制备方法：中国，CN119499885A[P]. 2024-12-12.
[14]刘毅，吴雨洋. 一种硬模板法制备等级结构UiO-66材料的方法及MOF-有机聚合物混合基质膜的制备方法和应用：中国，CN118165356A[P]. 2024-03-25.
[15]郑文姬，马硕，贺高红，等. 一种用于碳捕集缺陷MOFs混合基质膜的制备方法：中国，CN119680400A[P]. 2025-01-08.
[16]金万勤，李倩倩，华茵莹，等. 吸水性金属有机骨架材料的壳聚糖混合基质膜及制备和应用：中国，CN106621834A[P]. 2017-05-10.
[17]朱海鹏，刘公平，金万勤. 一种通过混合基质膜制备高纯碳酸二甲酯和甲醇的方法：中国，CN114507137A[P]. 2022-05-27.
[18]朱海鹏，王朔，金万勤，等. 一种烷基链改性沸石掺杂的聚二甲基硅氧烷混合基质膜及其制备方法和应用：中国，CN119701691A[P]. 2025-03-28.
[19]刘公平，陈桂宁，金万勤. 一种混合基质膜、蒸气诱导原位合成方法以及在H2/CO2分离中的应用：中国，CN114602336A[P]. 2022-06-10.
[20]周浩力，赵帅，金万勤. 一种微孔聚合物颗粒/聚合物混合基质膜及制备方法和应用：中国，CN115055066A[P]. 2022-09-16.
[21]赵之平，徐李昊，王涛，等. 一种串珠状MOF填充硅橡胶的混合基质膜：中国，CN112316741A[P]. 2021-02-05.
[22]毛恒，陈欣如，赵之平，等. 一种二维多孔F-Ce纳米片/PVA混合基质膜及其制备方法与应用：中国，CN119113827A[P]. 2024-12-13.
[23]赵之平，毛恒，徐李昊，等. 一种MOF粒子修饰纳米管填充硅橡胶的混合基质平板膜制备方法：中国，CN110394062A[P]. 2019-11-01.
[24]Kulprathipanja S, Charoenphol J. Mixed matrix membrane for separation of gases: US, WO03039728A2[P]. 2003-05-15.
[25]Liu C Q, Tang, Man W. Fluoropolymer coating film membrane-membran yang dilapisi fluoropolymer:ID, IDW00201003612A[P]. 2011-01-06.
[26]Uop L, Liu C Q, Tang, et al. Polybenzoxazole polymer-based mixed matrix membranes: US, WO2010110986A2[P]. 2010-09-30.
[27]Lesch D A, Liu C Q, Wilson S T. Mixed matrix membranes containing thin sheet topography molecular sieves: ID, IDW00201001099A[P]. 2010-09-23.
[28]Willis R R. Metal organic framework polymer mixed matrix membranes: US, WO2011081779A2[P].2011-07-07.
[29]Koros W J, Wallace D, Wind J, et al. Crosslinked and crosslinkable hollow fiber mixed matrix mambrane and method of making same: US, WO03053548A1[P]. 2003-07-03.
[30]Miller S J, Kuperman A, Vu D Q. Mixed matrix membranes with low silica-to-alumina ratio molecular sieves and methods for making and using the membranes: US, WO2005065152A2[P]. 2005-07-21.
[31]Koros W J, Wallace D, Wind J, et al. Crosslinked and crosslinkable hollow fiber mixed matrix membrane and method of making same: US, US6755900B2[P]. 2004-06-29.
[32]马凯来，郑景峰，周得辰，等. MXene/CA渗透气化膜制备及脱盐性能研究[J]. 山东化工，2024，53(18):1-3，8.
[33]秦丹丹，王华浩，胡巧云，等. 大孔径填料促进Pebax混合基质膜CO2/N2分离[J]. 膜科学与技术，2025, 45(4):113-123.
[34]徐亮. 基团转移聚合法合成聚山梨酸衍生物及其膜的性能研究[D]. 长春：长春理工大学，2024.
[35]任吉中，张立秋，李晖，等. 一种聚醚酰亚胺与气相二氧化硅混合基质膜、制备及应用：中国，CN103084078A[P]. 2013-05-08.
[36]潘宜昌，徐龙尾，王重庆. ZIF-8/聚醚-b-聚酰胺混合基质膜及其制备和应用：中国，CN105582823A[P].2016-05-18.
[37]李雪琴，黄路，丁思远，等. 一种仿生材料Bio-ZIF填充的嵌段聚醚酰胺混合基质膜及其制备方法和应用：中国，CN112237852A[P]. 2021-01-19.
[38]张飞，张瑜平，曾君，等. 一种用于CO2分离的膜材料及制备方法：中国，CN112934011A[P]. 2021-06-11.
[39]任吉中，张立秋，陈茂山，等. 混合基质膜、其制备方法及其应用：中国，CN104190270A[P]. 2014-12-10.
[40]张新儒，王永洪，张桃，等. 一种掺杂沸石咪唑酯的聚醚嵌段酰胺气体分离膜及其制备方法和应用：中国，CN108097070A[P]. 2018-06-01.
[41]张新儒，王永洪，张桃，等. 一种具有片层和笼状协同筛分作用的混合基质膜的制备方法及应用：中国，CN108745004A[P]. 2018-11-06.
[42]李雪琴，黄路，张海洋，等. 一种ZIF-8/石墨相氮化碳填充的混合基质膜及制备方法和应用：中国，CN109865439A[P]. 2019-06-11.
[43]宋春风，郭辉，连少翰，等. 镁铝水滑石基质膜及其制备方法和应用：中国，CN116099381A[P]. 2022-12-05.
[44]宋春风，郭辉，连少翰，等. 用于气体分离的混合基质膜及其制备方法：中国，CN116272408A[P]. 2022-12-05.
[45]宋春风，杨颖，毛炜炜，等. 杂化碳分子筛膜及其制备方法和应用：中国，CN118663080A[P]. 2024-05-26.
[46]王志，王卫凡，原野，等. 用于制备高性能二氧化碳分离混合基质膜的聚乙烯基胺改性希夫碱框架材料的制备方法：中国，CN116655870A[P]. 2023-05-16.
[47]徐冬，翁小涵，刘毅，等. CO2分离混合基质复合膜及其制备方法：中国，CN119588191A[P]. 2024-12-04.
[48]姜忠义，何光伟，蒲云川，等. 具有高二维金属有机框架填充量的混合基质膜及其制备方法和应用：中国，CN117531384A[P]. 2023-12-27.
参考文献[49]~[57]省略，有需要的读者请与作者联系
——本刊编辑部

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