混合配体UiO-67增强Pebax?2533混合基质膜CO2分离性能的创新研究

为解决工业化进程中CO2分离效率低、传统方法高能耗等问题，研究人员通过合成混合配体UiO-67（50% bpdc/50% bpy）并将其嵌入Pebax?2533基质，制备了新型混合基质膜（MMMs）。研究表明，该膜CO2渗透性提升91%（402.7→770.1 Barrer），CO2/CH4选择性提高82%（9.32→16.96），为高效低碳分离技术提供了新思路。

　　

随着全球变暖加剧，CO₂减排成为紧迫课题。工业排放和天然气中的CO₂不仅加剧温室效应，还会腐蚀管道、降低能源效率。传统分离技术如化学吸收和低温蒸馏存在高能耗、高成本等缺陷，而聚合物膜虽环保却受限于“渗透性-选择性”权衡效应。为此，混合基质膜（MMMs）通过结合聚合物加工性能与无机填料的高效分离特性，成为研究热点。

为突破这一瓶颈，巴博勒鲁什坦理工大学的研究团队创新性地设计了一种混合配体UiO-67（锆基金属有机框架），将其嵌入Pebax?2533（聚醚嵌段酰胺）基质中，制备出高性能MMMs。相关成果发表于《Chinese Journal of Chemical Engineering》。研究通过混合配体策略（bpdc与bpy各50%）优化UiO-67的CO₂亲和力，并系统考察了填料比例、温度压力对分离性能的影响。

关键技术包括：X射线衍射（XRD）分析晶体结构，热重分析（TGA）评估热稳定性，傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证官能团，场发射扫描电镜（FESEM）观察膜形貌，差示扫描量热法（DSC）测定热力学性质，以及定制高压气体渗透装置测试CO₂/CH₄分离性能。

研究结果
FTIR光谱：证实了UiO-67中羧酸盐基团（C=O, 1400-1630 cm^?1）和吡啶环（1594 cm^?1）的特征峰，混合配体膜显示出协同作用。
FESEM图像：显示UiO-67纳米颗粒均匀分散于Pebax基质，无界面缺陷。
气体渗透测试：1.0 MPa下，混合配体膜CO₂渗透性达770.1 Barrer，较纯膜（402.7 Barrer）提升显著；CO₂/CH₄选择性从9.32增至16.96。温度升高时（25→45°C），渗透性提高但选择性下降，符合聚合物链段运动规律。

结论与意义
该研究首次将混合配体UiO-67应用于Pebax基MMMs，通过配体协同效应和界面优化，实现了CO₂分离性能的突破。其意义在于：1）为MOF功能化设计提供了新思路；2）证实混合配体策略可增强CO₂亲和力与膜稳定性；3）推动低能耗膜技术在碳捕集领域的实用化进程。研究为缓解气候变暖及清洁能源开发提供了关键技术支撑。