大连化物所制备出高性能超薄二氧化碳别离膜

近来，中国科学院大连化学物理研讨所无机膜与催化新资料研讨组研讨员杨维慎、副研讨员彭媛团队在纯相共价有机结构气体别离膜研讨方面获得开展，以共价有机结构纳米片为膜构筑基元，诱发错排缩孔效应，完成了二氧化碳的高效别离。

在碳达峰、碳中和的国家战略目标布景下，开展低能耗、环境友好的CO2选择性别离膜具有重要意义和实践使用价值。高功能二维别离膜是该研讨范畴前沿性研讨议题。二维共价有机结构(covalent organic frameworks，COFs)具有永久性一维直通孔道，丰厚的外表官能团以及优异稳定性，在CO2别离范畴具有巨大使用潜力。但是，现在二维COFs孔径大于0.8nm，关于动力学直径0.3~0.4 nm规模的小分子气体如H2(0.29 nm)、CO2(0.33 nm)等难以完成准确别离，构建具有高效CO2别离功能的纯相二维COFs膜面对较大应战。

该研讨中，科研人员在前期研讨(Science，2014;Angew. Chem. Int. Ed.，2017)基础上，以三种不同外表化学和孔径的层状COFs资料为研讨目标，开展出一种弱酸性溶剂剥层，并辅以温文机械外力的办法，将其剥离为厚度~2nm、尺度达微米级的系列超薄纳米片层，经过准确操控纳米片错排拼装，构建了孔径尺度合适CO2别离的纯相COFs膜。COFs骨架对CO2选择性吸附特性与纳米片错排缩孔效应协同效果诱发气体在膜内外表分散机制，初次完成了CO2/H2混合气中大分子CO2优先浸透别离，别离功能到达工业使用需求。该研讨为开发新式COFs气体别离膜资料供给了新思路。

相关研讨成果以Single-Phase Covalent Organic Framework Staggered Stacking Nanosheet Membrane for CO2-Selective Separation为题，宣布在《德国使用化学》上。研讨工作得到国家自然科学基金、大连化物所立异基金、中科院洁净动力立异研讨院协作基金、辽宁省“兴辽英才方案”等的赞助。

左：COF膜孔道工程-纳米片错排缩孔战略示意图；右：不同膜CO2/H2别离功能比照图