在纳米流体膜上实现皮米级精确孔隙工程，以高效纯化氢气

氢气纯化纳米流体通道膜通过调节阴离子连接剂（SiF6^2?、GeF6^2?、TiF6^2?）实现皮米级孔径精准调控，协同氟位点增强的CO2亲和力显著提升H2/CO2选择性达501，并实现 ternary gas separation，在干湿交替条件下稳定性优异，为海水淡化等分离难题提供新策略。

　　

摘要

氢是一种无碳能源载体，主要通过甲烷蒸汽重整产生，其主要副产品是二氧化碳（CO₂），同时还会生成水（H₂O）和甲烷（CH₄），这给氢的高效提纯带来了挑战。纳米流体氢键框架（HBF）膜在气体分离方面具有很大潜力，但精确调控孔径以提高性能的方法仍然很少。本研究成功制备了一系列用于氢气提纯的HBF膜（SIFHBF-Cu、GefHBF-Cu和TIFHBF-Cu）。通过改变阴离子连接剂（SiF₆^2?、GeF₆^2?和TiF₆^2?），将孔径精确调控到皮米级别（< 1 ?），从而利用细微的窗口调整与F位点增强的二氧化碳亲和力之间的协同作用，实现了高效的氢气提纯。SIFHBF-Cu膜结合了最佳的尺寸排阻效应和最强的氢键-二氧化碳相互作用，表现出优异的氢气/二氧化碳选择性（501）以及三元气体分离性能（H₂/CO₂：477，H₂/CH₄：557），并且在干湿条件下都能保持稳定的性能。本研究提供了一种超精确孔径工程的策略，为海水淡化和异构体分离等其他复杂分离任务提供了潜在的应用前景。

图形摘要

通过改变阴离子连接剂（SiF₆^2?、GeF₆^2?和TiF₆^2?），成功制备了一系列孔径精确调控的HBF膜（孔径差异< 1 ?），实现了高效的氢气提纯。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。