硅基分子交联同步增强碳分子筛膜气体渗透选择性实现高效气体分离

本研究发现通过羟基功能化聚酰亚胺（6FDA-6FAP）与聚二甲基硅氧烷（PDMS）共聚策略，可同步突破碳分子筛膜（CMSM）的气体渗透性-选择性平衡极限。硅氧烷链段热解产生额外微孔提升渗透性，硅原子介导的层间交联缩小孔道间距增强选择性，最终实现H2/CH4选择性320和H2渗透性10,568 Barrer的卓越性能，为可持续氢纯化和二氧化碳捕获提供新方案。

　　

结构表征

6F F聚合物的¹H NMR谱图如图1a所示。在10.5 ppm附近出现的宽峰对应于6FAP分子中羟基质子的特征信号[35]。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）进一步表征聚合物膜的化学结构（图2b）。光谱显示出三个关键吸收带：1719 cm^-1处的酰亚胺羰基特征伸缩振动峰，1374 cm^-1处的C-N键振动峰，以及1260 cm^-1处源自Si-CH₃的显著特征峰。这些结果表明PDMS成功引入到聚合物主链中。

结论

本研究通过羟基功能化聚酰亚胺与PDMS的共聚反应，利用硅基分子交联技术构建了高性能碳分子筛膜（CMSM）。PDMS中的柔性硅氧烷链在前驱体中促进更紧密的链聚集，并在热解过程中产生额外微孔，显著提升气体渗透性。同时，硅原子与碳层形成sp³杂化共价键，构建层间交联结构，减小层间距并增强分子筛分选择性。