我國(guó)科學(xué)家研究二氧化碳分離膜取得突破

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授邵路課題組在二氧化碳(CO2)分離膜研究取得重要突破，成果在線發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》(《Energy & Environmental Science》)。

膜分離技術(shù)是目前有望實(shí)現(xiàn)二氧化碳高效分離的新型低碳技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的吸附分離等方法，膜分離具有高效、易操作、成本低和環(huán)境友好等特點(diǎn)。然而，目前高效二氧化碳分離膜材料仍然極其匱乏，嚴(yán)重制約著膜分離在二氧化碳捕集分離等領(lǐng)域的應(yīng)用。

該成果通過對(duì)材料物理化學(xué)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)，采用二氧化碳親和性的聚氧化乙烯(PEO)衍生材料，經(jīng)過簡(jiǎn)單的紫外輻照一步法，在自由基聚合形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，向體系中引入低分子量的聚氧化乙烯鏈段，制備出了一種新型二氧化碳親和性半互穿網(wǎng)絡(luò)(SIPN)分離膜。該半互穿網(wǎng)絡(luò)分離膜是由立體的聚氧化乙烯交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和低分子量高醚氧含量的聚氧化乙烯衍生分子鏈穿插構(gòu)成。

據(jù)介紹，低分子量的聚氧化乙烯鏈段有效增加了膜的自由體積、改善其分布并增強(qiáng)二氧化碳親和性，促進(jìn)二氧化碳在膜中快速通過，極大提高分離膜二氧化碳滲透通量同時(shí)使膜保持著高的選擇性，從而突破傳統(tǒng)膜材料滲透通量和選擇性之間相互制約的瓶頸，達(dá)到二氧化碳親和性分離膜目前國(guó)際最高水平。該半互穿網(wǎng)絡(luò)分離膜制備方法極其簡(jiǎn)單且綠色環(huán)保，新型膜材料具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，有望與目前的工業(yè)化生產(chǎn)過程匹配。該成果的研究思路為先進(jìn)膜材料開發(fā)及其在環(huán)境能源等領(lǐng)域的應(yīng)用建立了高效的設(shè)計(jì)路徑。