聚乙二醇二丙烯酸酯改性Pebax-2533/ZIF-67混合基质膜：界面调控与CO2分离性能突破

为解决传统Pebax膜在CO2/CH4和CO2/N2分离中渗透性与选择性的矛盾问题，研究人员创新性地将PEGDA引入Pebax-2533/ZIF-67体系构建三元混合基质膜（MMMs）。通过优化ZIF-67（8 wt%）和PEGDA（30 wt%）负载量，该膜CO2渗透性提升54.4%，选择性分别提高432%（CO2/CH4）和335%（CO2/N2），突破Robeson上限，为工业气体分离提供新策略。

　　

随着工业活动加剧，二氧化碳（CO₂）排放问题日益严峻，开发高效的气体分离技术成为当务之急。传统聚合物膜如Pebax虽具有CO₂亲和性，却难以突破渗透性与选择性的"跷跷板效应"。混合基质膜（MMMs）通过引入金属有机框架（MOFs）等填料虽能部分改善性能，但填料团聚、界面缺陷等问题仍制约其发展。

为攻克这些难题，研究人员创新性地将聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）作为第三组分引入Pebax-2533/ZIF-67体系。PEGDA的醚氧基团（–O–）能通过偶极-四极相互作用增强CO₂吸附，其双丙烯酸酯端基还可与Pebax的酰胺基（NH）和ZIF-67的钴离子（Co²⁺）形成氢键，有效桥接聚合物-填料界面。通过系统调控ZIF-67（0-16 wt%）和PEGDA（10-50 wt%）负载量，最终获得的三元膜在3 bar和25°C条件下展现出卓越性能：CO₂渗透率达101.3 Barrer（17.6 GPU），CO₂/CH₄和CO₂/N₂选择性分别提升至61.1和110.7，较纯Pebax膜实现54.4%渗透性和超300%选择性的同步突破。这项发表于《Process Safety and Environmental Protection》的研究，不仅突破了2008和2019年Robeson上限，更为工业烟气处理和沼气升级提供了新材料解决方案。

研究采用FESEM、XRD、FTIR和BET等技术表征材料，通过溶液浇铸法制备MMMs，并测试气体渗透性能。

Nanoparticle characterization
FESEM显示ZIF-67呈300 nm规整多面体形貌，XRD谱图在7.38°、10.36°等位置的特征峰证实其高结晶度，BET比表面积达1523 m²/g，微孔尺寸0.34 nm与CO₂动力学直径（0.33 nm）高度匹配。

Conclusion
PEGDA的引入通过三重作用机制提升性能：①醚氧基团增强CO₂溶解；②交联网络抑制大分子气体（CH₄/N₂）扩散；③氢键作用消除界面缺陷。该研究开创性地证明三元MMMs可协同优化渗透-选择性平衡，为下一代气体分离膜设计提供新范式。