基于嵌段/微孔聚合物与定制化沸石咪唑框架协同效应的膜法空气直接捕碳技术研究

本研究针对大气二氧化碳(CO2)捕集难题，开发了PolyActive/PIM-1聚合物与溶剂辅助配体交换技术(SALE)修饰的沸石咪唑框架(ZIF)复合膜，在500 ppm低浓度下实现1037 GPU的CO2渗透性与16.2的CO2/N2选择性，为膜法直接空气捕集(DAC)提供能源高效的新型解决方案。

　　

通过将商业化弹性体PolyActive与固有微孔聚合物(PIM-1)这两种具有互补渗透选择特性的聚合物相结合，研究人员构建了致密膜和薄膜复合膜体系，实现在500 ppm至15%的CO₂进料浓度范围及10–50°C温度条件下的高效运行。采用溶剂辅助配体交换(SALE)技术对沸石咪唑框架(ZIF)进行功能化修饰，通过亲水性和疏水性配体的序列交换，成功制备出具有定制化配体组成的ZIF材料。这种改性策略既增强了CO₂与金属有机框架(MOF)的相互作用，又改善了MOF与聚合物基质的相容性，最终使膜在500 ppm超低浓度CO₂捕集中实现1037 GPU（气体渗透单位）的CO₂渗透通量及16.2的CO₂/N₂分离选择性，为膜基直接空气捕获(DAC)技术的工业化应用提供了突破性解决方案。