天津大学研发新型碳捕集膜 单晶COF填充量达75.5%

IT时代网10月8日日消息，据新华社报道，天津大学姜忠义、何光伟团队成功研制出一种新型全有机混合基质膜，突破了膜分离性能与加工性难以兼顾的瓶颈，为工业气体低能耗、低成本碳捕集提供了新的材料路径。这一成果10月7日在线发表于《自然·能源》，合作方还包括瑞士洛桑联邦理工学院和美国南加州大学等机构的研究人员。

电厂、水泥厂、钢铁厂等排放的工业气体，二氧化碳浓度不高但总量很大，要把它们「筛」出来，传统分离办法能耗高、成本高。膜分离技术绿色、低碳、节能，被认为是极具潜力的碳捕集技术。然而，工业烟气碳捕集要求膜兼具高渗透、高选择性、长期稳定和易规模化，混合基质膜兼具聚合物的加工性与多孔填料的高效传输能力，但两类材料性质迥异，存在相容性问题。

针对这一难题，研究团队受细胞膜结构启发，提出「弱界面力镶嵌」策略，将规整有序孔道的单晶共价有机框架（COF）与聚合物复合，研制出全有机混合基质膜。通过协调「填料—聚合物」与「填料—填料」相互作用，使COF以高填充量均匀「嵌」入膜中，真正在分子输运中「当主角」，同时保留膜的柔性与溶液加工性，构建起二氧化碳超快传输通道。

该团队将单晶COF的填充量提升至75.5%的体积占比，传统办法靠增强作用力把两类材料「粘得更牢」但效果有限，分离性能仍由聚合物主导。新型膜将碳捕集成本降至每吨38美元，降幅约44%，为工业气体低能耗、低成本碳捕集提供了新的材料路径。

注：本文配图由AI生成，文中包含AI辅助创作的内容。

编辑：刘宁