高分子科学前沿7月27日讯：自1751年以来，全球CO2排放量超过1.5万亿吨，2023年的排放量更是达到了历史新高。在此背景下，国际社会为减少CO2排放、实现碳达峰和碳中和做出了许多努力。因此，用于捕集和分离CO2的可持续技术和高性能材料变得至关重要。

相比于传统的CO2吸附分离技术，新型的膜分离技术因环境友好、分离效率高、易于放大等优点备受青睐。离子凝胶膜结合了高CO2溶解性离子液体和聚合物凝胶的优点得到了广泛的研究。然而，凝胶与离子液体二者之间的相互作用影响着离子凝胶膜的稳定性，导致机械性能差且存在泄漏的风险。迄今为止，化学交联已成为改善离子凝胶机械性能的主要方法，但这通常会限制其自修复能力和再循环的可能性。如何协调这些性能，以实现具有优越综合性能的可持续离子凝胶膜，仍然是一个重大挑战。

针对上述问题，山东大学王旭教授课题组提出了一种协同的方法，同时引入了共价作用和超分子作用的离子液体，强化了离子凝胶中的相互作用，构建出具有优异机械性能和零泄漏的可修复、可回收和可升级利用气体分离离子凝胶膜。相关工作以“Healable, Recyclable, and Upcyclable Gel Membranes for Efficient Carbon Dioxide Separation”为题发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。文章第一作者是山东大学硕士研究生肖静，通讯作者为朱腾阳博士，李逸坦研究员和王旭教授。该研究得到国家自然科学基金委、山东省自然科学基金委和山东省教育厅的支持。

小结

本研究开发了一种离子凝胶膜，其中离子液体与聚合物基质通过共聚和超分子结合进行优化，用于二氧化碳分离。这种离子凝胶膜不仅具备容纳高含量离子液体的潜力，还表现出优异的机械性能，以及优秀的自修复和循环再利用能力。离子凝胶膜内的超分子相互作用，包括静电、离子偶极和氢键相互作用，是实现其良好的整体性能的关键因素。此外，通过分子动力学模拟，阐明了二氧化碳、氮气和甲烷与离子凝胶膜之间的相互作用。值得注意的是，即使经历了多次修复和循环，离子凝胶膜仍然保持着良好的气体分离性能，突显了其在可持续应用中的潜力。更重要的是，受损的离子凝胶膜可以升级为高价值材料，例如用于传感和隐秘通信应用的离子皮肤。这种离子凝胶材料以其高机械强度、优秀的自修复能力、可循环和可升级的特性，以及出色的体分离性能，展示了推动气体分离领域可持续发展的一种新方法。（本刊有删节）详情见高分子科学前沿公众号