超薄多孔新材料輕松“捕獲”二氧化碳

記者21日從天津大學(xué)獲悉，該?；W(xué)院王志教授團(tuán)隊(duì)及其合作者在世界上首次實(shí)現(xiàn)了多孔材料膜的超薄大面積制備，可更為容易地實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離與捕集，這一研究不僅有助于緩解溫室效應(yīng)氣體排放，也為氣體分離技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)全新領(lǐng)域。英國(guó)倫敦時(shí)間11月19日下午，該科研成果在《自然·材料》在線發(fā)表。

據(jù)介紹，二氧化碳的分離與捕集對(duì)于緩解工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體的排放具有重要意義。但是，在碳捕集方面，目前在氣體分離中大放異彩的“MOFs”材料效果并不理想。工業(yè)生產(chǎn)尤其是電力行業(yè)中，排放的氣體往往含有大量的水蒸氣。然而，“MOFs”材料在潮濕的條件下結(jié)構(gòu)容易被破壞。并且，在制備分離過(guò)濾膜的過(guò)程中，“MOFs”材料需要和另外一種聚合物混合后，涂覆到高分子基膜上，形成“混合相”薄膜。但是，由于“MOFs”和薄膜中的聚合物之間并沒(méi)有化學(xué)的橋接作用，會(huì)使得實(shí)際的過(guò)濾薄膜存在如裂紋及不均勻等缺陷，從而影響實(shí)際使用性能。

王志教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不懈努力，首次成功構(gòu)筑了具有有序微孔結(jié)構(gòu)的金屬誘導(dǎo)有序微孔聚合物(MMPs)，用于二氧化碳和氮?dú)獾母咝Х蛛x。該結(jié)構(gòu)以銅或鋅金屬離子、有機(jī)偶聯(lián)分子和短鏈的高分子聚合物作為結(jié)構(gòu)單元。“MMPs”可以涂覆在商品基膜上，既具有“MOFs”孔結(jié)構(gòu)的特征，又克服了其缺點(diǎn)，且具有更好的成膜性，更佳的穩(wěn)定性。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)可以使和其中的聚合物單元具有較好親和性的二氧化碳透過(guò);而親和性較差的氮?dú)獗蛔钃酰瑥亩鴮?shí)現(xiàn)了氣體的分離。