如何實現(xiàn)低能耗且高效的氣體分離是當前分離領(lǐng)域的研究熱點和難點。近日，大連理工大學化工學院院長陸安慧教授團隊合成了一系列孔徑精準可控的分子篩型納米炭片，實現(xiàn)了多種混合氣的高效分離。

炭質(zhì)吸附劑因其化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐水汽、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達等特點，被廣泛應(yīng)用于氣體吸附分離，微孔尺寸是決定其分離性能的關(guān)鍵因素。然而，由于常規(guī)炭前驅(qū)體的顆粒尺寸多在微米量級以上，熱解過程中存在傳質(zhì)和傳熱不均勻的問題，導(dǎo)致微孔尺寸難以調(diào)控。此外，常見多孔炭骨架結(jié)構(gòu)單元尺寸大、孔壁厚，由此導(dǎo)致的氣體分子擴散路徑長、內(nèi)部微孔利用率低等問題也亟待解決。

陸安慧教授團隊基于溫控相轉(zhuǎn)變方法，合成了孔徑精準可控的分子篩型納米炭片，這種納米炭片碳含量超過80%，微孔孔徑在0.53～0.58 nm范圍精準可調(diào)，炭片厚度在30～65 nm精準可控。用于氣體分離時，納米炭片可實現(xiàn)低壓下對吸附質(zhì)分子的大量、快速吸附。在常溫常壓條件下，納米炭片對CO2，C2H6和C3H8表現(xiàn)出高吸收量和選擇性。

此外，模擬真實天然氣組成的動態(tài)穿透實驗進一步證實，該多孔炭材料具有吸附量大、選擇性好、再生容易、耐水汽性能好的優(yōu)點。