超薄多孔新材料轻松“捕获”二氧化碳

记者21日从天津大学获悉，该校化工学院王志教授团队及其合作者在世界上首次实现了多孔材料膜的超薄大面积制备，可更为容易地实现二氧化碳的分离与捕集，这一研究不仅有助于缓解温室效应气体排放，也为气体分离技术开辟了一个全新领域。英国伦敦时间11月19日下午，该科研成果在《自然•材料》在线发表。
据介绍，二氧化碳的分离与捕集对于缓解工业生产过程中温室气体的排放具有重要意义。但是，在碳捕集方面，目前在气体分离中大放异彩的“MOFs”材料效果并不理想。工业生产尤其是电力行业中，排放的气体往往含有大量的水蒸气。然而，“MOFs”材料在潮湿的条件下结构容易被破坏。并且，在制备分离过滤膜的过程中，“MOFs”材料需要和另外一种聚合物混合后，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间并没有化学的桥接作用，会使得实际的过滤薄膜存在如裂纹及不均匀等缺陷，从而影响实际使用性能。
王志教授团队经过不懈努力，首次成功构筑了具有有序微孔结构的金属诱导有序微孔聚合物(MMPs)，用于二氧化碳和氮气的高效分离。该结构以铜或锌金属离子、有机偶联分子和短链的高分子聚合物作为结构单元。“MMPs”可以涂覆在商品基膜上，既具有“MOFs”孔结构的特征，又克服了其缺点，且具有更好的成膜性，更佳的稳定性。同时，该结构可以使和其中的聚合物单元具有较好亲和性的二氧化碳透过;而亲和性较差的氮气被阻挡，从而实现了气体的分离。