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高效實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離與捕集，對于減緩工業(yè)生產(chǎn)中溫室氣體的排放意義重大。近日，天津大學(xué)教授王志團(tuán)隊(duì)、邁克爾·蓋佛教授團(tuán)隊(duì)與天津工業(yè)大學(xué)教授仲崇立團(tuán)隊(duì)合作，首次構(gòu)筑了金屬誘導(dǎo)有序微孔聚合物，用于二氧化碳和氮?dú)獾母咝Х蛛x。同時實(shí)現(xiàn)了多孔材料膜的超薄、大面積制備，有助于推動氣體膜分離技術(shù)在煙道氣二氧化碳捕集領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。相關(guān)成果于近日發(fā)表在《自然—材料》上。
煙道氣是指煤等化石燃料燃燒時所產(chǎn)生的對環(huán)境有污染的氣態(tài)物質(zhì)，其主要成分為氮?dú)狻⒍趸己土蚧锏�。因可從煙道氣中高效分離二氧化碳，超薄多孔材料膜可謂當(dāng)前氣體分離材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
目前，廣受歡迎的多孔膜材料是金屬有機(jī)骨架化合物材料（MOFs），但其在潮濕的條件下結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，且在制備分離過濾膜的過程中，MOFs因缺乏與薄膜之間的化學(xué)橋接作用，會使得實(shí)際的過濾薄膜存在如裂紋及不均勻等缺陷，從而影響使用性能。
研究人員利用富含氨基的聚合物、含羧基和氯原子的有機(jī)小分子配體和金屬離子合成了一系列界面相容性良好的金屬誘導(dǎo)微孔聚合物，并利用這類聚合物通過界面層誘導(dǎo)作用實(shí)現(xiàn)了多孔材料膜的超薄大面積制備。
“金屬誘導(dǎo)微孔聚合物有著納米圓柱體形貌、單元框架結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸可控，以及在不同晶粒之間具有良好界面相互作用力等特點(diǎn)。”王志說。與傳統(tǒng)多孔材料及其制備方法相比，該研究制備的多孔材料及多孔材料膜制備環(huán)境溫和、制備方法簡單，易于推廣。
通過該方法制備的多孔材料膜具備超薄、面積大、無缺陷等優(yōu)勢，具有一定的耐壓能力和優(yōu)異的滲透選擇性能，這一性能可以很好地滿足國際公認(rèn)的二氧化碳捕集目標(biāo)。
