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哈尔滨工业大学合成高通量凝胶膜 为碳捕集技术广泛应用提供新思路
哈工大全媒体 梁英爽 朱斌 / 时间:2023-12-01 09:12:39

哈尔滨工业大学新闻网11月29日讯:近日,哈工大化工与化学学院教授、城市水资源与水环境国家重点实验室成员邵路团队提出新型凝胶结构聚氧乙烯(PEO)基碳捕集膜,突破传统聚合物碳捕集膜气体渗透性差的难题。相关论文以《超高渗透性凝胶膜助力高效碳捕集》(Ultrapermeable Gel Membranes Enabling Superior Carbon Capture)为题发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。该研究工作为膜碳捕集技术的广泛应用提供了新型膜材料基础支撑。

近年来,过量的温室气体排放所导致的气候变化问题,引起了全球各国的关注,开始大力发展碳捕集产业。气体分离膜技术具有高效、低能耗的特点,被认为是最具潜力的新一代碳捕集技术之一。其中,分离膜材料决定了整个膜分离过程的效率,而传统的聚合物材料受限于较低的气体渗透性能,制约了膜技术的大规模应用。

针对此难题,邵路教授团队提出原位交联方法,制备得到以笼型聚倍半硅氧烷(POSS)交联网络为凝胶基质、液态PEO小分子为凝胶介质的新型凝胶结构PEO膜材料。凝胶结构融合了固态聚合物的高稳定性、液态小分子的高渗透性优势,成功调控了分离膜的微观结构,得到具有超高自由体积特性的PEO基凝胶膜,有效强化气体在膜内的扩散过程。凝胶膜展现出实现超高的CO2渗透系数,且气体选择性没有明显改变。同时,合成的凝胶膜表现出良好的温度适应性和长期操作的稳定性,该方法的普适性也得到了证实。

哈工大为论文唯一通讯单位。邵路教授为论文唯一通讯作者。化工与化学学院博士研究生朱斌为论文第一作者。邵路教授团队博士研究生杨延、硕士生郭磊,广东以色列理工学院王开放博士、何雪忠副教授,新加坡国立大学路艳秋博士、张岁助理教授参与论文相关研究工作。

该研究工作获国家自然科学基金、黑龙江省头雁团队原创探索基金、哈工大“点子基金”(青年学生类)和城市水资源与水环境国家重点实验室自主课题等资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202315607

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凝胶膜结构示意图