圖 “固态溶劑法”制(zhì)備超薄高(gāo)摻雜(zá)混合基質膜及結構形貌

國(guó)家(jiā)自(zì)然科(kē)學基金(jīn)委員(yuán)會(huì)10月(yuè)18日(rì)訊：在國(guó)家(ji↔ā)自(zì)然科(kē)學基金(jīn)項目（批準号：22038006、21921006、21490580）等資助下(xià)，南(nán)京工(gōng)業(yè)大•(dà)學金(jīn)萬勤團隊在高(gāo)性能(néng)分(fēn)離(lí)膜方面取得(de)新進展。研究成果以“固态 溶劑法制(zhì)備超薄、高(gāo)摻雜(zá)量混合基質膜用(yòng)于氣體(tǐ)分(fēn)離(lí)（Solid-solvent processing of ¥ultrathin, highly loaded mixed-matrix membrane for gas sep✘aration）”為(wèi)題，于2023年(nián)9月(yuè)22日(rì)發表在《科(kē)學》（Science）上(shàng)。論文(wén)鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi1545。

相(xiàng)比傳統分(fēn)離(lí)技(jì)術(shù)，膜分(fēn)離(lí)具有(yǒu)能(néng)耗低(dī)和(hé)環境友(yǒu)好(hǎo)等優勢。将高(gāo)性能(€néng)無機(jī)填料摻雜(zá)在聚合物(wù)中制(zhì)備混合基質膜，有(yǒu)望突破膜滲透性和(hé)選擇性的(de)制(zhì)約關系，成₩為(wèi)近(jìn)年(nián)來(lái)國(guó)際研究前沿。然而，混合基質膜面臨填料團聚和(hé)界面缺♠陷的(de)問(wèn)題，如(rú)何制(zhì)備超薄超高(gāo)摻雜(zá)的(de)無缺陷混合基質膜仍極具挑©戰。

研究團隊提出“固态溶劑法”制(zhì)備混合基質膜。區(qū)别于“合成填料—分(fēn)散填料—填料與聚合物(↑wù)混合”制(zhì)備混合基質膜的(de)傳統工(gōng)藝，該方法僅需在聚合物(wù)中溶解高(gāo)含量♠的(de)前驅體(tǐ)，通(tōng)過原位轉化(huà)即可(kě)實現(xiàn)高(gāo)含量填料的(de)均勻超薄化(huà)<摻雜(zá)，制(zhì)備的(de)混合基質膜厚度僅為(wèi)50 nm，填料摻雜(zá)量高(gāo)達≤80%以上(shàng)。該團隊構造了(le)以填料為(wèi)主體(tǐ)相(xiàng)的(de)新型混合基質膜結構，填料之間(jiān)形成的(de)貫穿孔©道(dào)可(kě)為(wèi)分(fēn)子(zǐ)提供超快(kuài)傳輸通(tōng)道(dào)，體(tǐ)現(xiàn)了(le)類無機(jī)膜（純填充相(xià↕ng)）的(de)優異分(fēn)離(lí)性能(néng)，氫氣/二氧化(huà)碳分(fēn)離(lí)性能(∑néng)比現(xiàn)有(yǒu)的(de)聚合物(wù)膜和(hé)混合基質膜高(gāo)1~2個(gè)數(shù)量級，在碳捕集等過程中具有(≥yǒu)應用(yòng)潛力。