新型膜材料可高效分離二氧化碳和氮氣

　　高效實現二氧化碳的分離與捕集，對于減緩工業生產中溫室氣體的排放意義重大。近日，天津大學教授王志團隊、邁克爾·蓋佛教授團隊與天津工業大學教授仲崇立團隊合作，首次構筑了金屬誘導有序微孔聚合物，用于二氧化碳和氮氣的高效分離。同時實現了多孔材料膜的超薄、大面積制備，有助于推動氣體膜分離技術在煙道氣二氧化碳捕集領域的大規模應用。相關成果于近日發表在《自然—材料》上。

　　煙道氣是指煤等化石燃料燃燒時所產生的對環境有污染的氣態物質，其主要成分為氮氣、二氧化碳和硫化物等。因可從煙道氣中高效分離二氧化碳，超薄多孔材料膜可謂當前氣體分離材料領域的研究熱點之一。

　　目前，廣受歡迎的多孔膜材料是金屬有機骨架化合物材料（MOFs），但其在潮濕的條件下結構不夠穩定，且在制備分離過濾膜的過程中，MOFs因缺乏與薄膜之間的化學橋接作用，會使得實際的過濾薄膜存在如裂紋及不均勻等缺陷，從而影響使用性能。

　　研究人員利用富含氨基的聚合物、含羧基和氯原子的有機小分子配體和金屬離子合成了一系列界面相容性良好的金屬誘導微孔聚合物，并利用這類聚合物通過界面層誘導作用實現了多孔材料膜的超薄大面積制備。

　　“金屬誘導微孔聚合物有著納米圓柱體形貌、單元框架結構和晶粒尺寸可控，以及在不同晶粒之間具有良好界面相互作用力等特點。”王志說。與傳統多孔材料及其制備方法相比，該研究制備的多孔材料及多孔材料膜制備環境溫和、制備方法簡單，易于推廣。

　　通過該方法制備的多孔材料膜具備超薄、面積大、無缺陷等優勢，具有一定的耐壓能力和優異的滲透選擇性能，這一性能可以很好地滿足國際公認的二氧化碳捕集目標。