哈工大在二氧化碳分離膜研究取得突破

2月14日，城市水資源與水環境國家重點實驗室成員、化工與化學學院教授邵路課題組在二氧化碳（CO2）分離膜研究取得重要突破，成果在線發表於《能源與環境科學》期刊。

人類活動不可避免產生碳排放導致大氣中二氧化碳濃度日益增加，進而造成了溫室效應、海洋酸化等，對人類生存環境產生嚴重影響。低碳技術將有力增強國家未來國際競爭力。膜分離技術是目前有望實現二氧化碳高效分離的新型低碳技術，相對於傳統的吸附分離等方法，膜分離具有高效、易操作、成本低和環境友好等特點。開發並採用先進的氣體分離技術大規模捕集溫室氣體，不僅可以有效緩解全球變暖危機，還可以對諸如合成氣、生物氣體以及天然氣等能源產品進行純化。然而，目前高效二氧化碳分離膜材料仍然極其匱乏，嚴重製約著膜分離在二氧化碳捕集分離等領域的應用。

據悉，邵路課題組長期致力於氣體分離、納濾、超濾等高性能分離膜研究。該成果通過對材料物理化學結構合理設計，採用二氧化碳親和性的聚氧化乙烯（PEO）衍生材料，經過簡單的紫外輻照一步法，在自由基聚合形成交聯網路的同時，向體系中引入低分子量的聚氧化乙烯鏈段，製備出了一種新型二氧化碳親和性半互穿網路（SIPN）分離膜。該半互穿網路分離膜是由立體的聚氧化乙烯交聯網路和低分子量高醚氧含量的聚氧化乙烯衍生分子鏈穿插構成。

根據邵路介紹，低分子量的聚氧化乙烯鏈段有效增加了膜的自由體積、改善其分布並增強二氧化碳親和性，促進二氧化碳在膜中快速通過，極大提高分離膜二氧化碳滲透通量同時使膜保持著高的選擇性，從而突破傳統膜材料滲透通量和選擇性之間相互制約的瓶頸，達到二氧化碳親和性分離膜目前國際最高水平。該半互穿網路分離膜製備方法極其簡單且綠色環保，新型膜材料具有優異的穩定性，有望與目前的工業化生產過程匹配。該成果的研究思路為先進膜材料開發及其在環境能源等領域的應用建立了高效的設計平台。