据MaterialsViews微信公众平台2019年11月16日讯 作为主要的温室气体之一，CO₂的大量排放是导致全球变暖的主要原因。CO₂的捕获和封存（CCS）被认为是缓解温室效应的最有效方案，其中CO₂的分离是CCS的第一步。相对于化学吸收法、低温蒸馏法等传统的CO₂分离技术，膜分离技术具有能耗低、成本低、可连续操作等优点，近年来被广泛的应用于工业生产中。
　　兼顾高选择性和高渗透率的膜是膜分离技术的核心，支撑液膜（SLMs）是一种高效的膜分离材料，CO₂在SLMs的内部空间中以液相的方式传输，遵循溶解扩散规律，比固态薄膜材料快得多。离子液体支撑液膜（SILM）因其高化学物理稳定性、结构可调性以及高CO₂化碳分离效率成为了一种备受推崇的气体分离膜。而离子液体是一种价格很高的溶剂，这使得SILM很难实现大规模的应用。
　　考虑到支撑液膜中的溶剂需要对CO₂有溶解能力，同时还要兼顾成本问题，低共熔溶剂成为了更好的选择。它对CO₂的吸收能力与离子液体相当，同时具有成本低、容易合成且无毒性的优点。低共熔溶剂（DESs）是指由一定化学计量比的氢键受体（如季铵盐）和电中性的氢键供体（如酰胺、羧酸和多元醇等化合物）组合而成的混合物，由于氢键供体与阴离子之间形成的氢键削弱了DESs中的阴阳离子的相互作用，使得晶体晶格能降低，因此DESs的熔点显著低于各个组分纯物质的熔点，许多DESs在常温下依然保持液态。

　　浙江大学彭新生教授与中国石油大学（华东）燕友果教授合作，选择氯化胆碱（ChCl）作为氢键受体，乙二醇（EG）为氢键受体，以氧化石墨烯（GO）为支撑材料制成氧化石墨烯支撑低共熔溶剂液膜（GO-SDESM），其渗透率可达48.4 GPU同时选择性（CO₂/N₂）高达427，进一步研究了ChCl与EG的最佳比例以及膜的厚度对气体分离性能的影响规律。
　　同时分子动力学模拟表明，GO表面上的含氧官能团，使得低共熔溶剂在GO层间会形成一种有序的吸附结构，这种吸附结构使ChCl与EG之间形成了更多的氢键；另一方面通过相互作用能的分析，发现DES在纳米受限空间中与CO₂的相互作用更强，这是GO-SEDSM高效分离CO₂的本质原因。
　　相关研究成果以“CO₂-Philic Separation Membrane: Deep Eutectic Solvent Filled Graphene Oxide Nanoslits”为题，发表于Small（DOI：10.1002/smll.201904145）上。