摘要
本研究探讨了两种用于制备含有功能化二氧化硅离子液体微粒的先进离子液体基混合矩阵膜的材料制备方法，即溶剂浇铸法和喷雾涂层法。这些膜中还包含了[Si][C3C1im]Cl等成分。研究评估了不同填料含量的膜在二氧化碳分离性能上的表现，包括气体渗透率、扩散性、溶解度以及二氧化碳与氮气的选择性。结果显示，喷雾涂层法能够形成极薄的优质选择性层，使得膜的二氧化碳渗透率可达27 GPU，这一数值是无二氧化硅添加时的两倍，也是溶剂浇铸法所得样本的十倍，同时其选择性仍保持在29到40之间。相比之下，溶剂浇铸法得到的膜二氧化碳渗透率较低，为2–3 GPU，但由于填料分布更为均匀，在二氧化硅含量适宜时，其二氧化碳渗透率可提高63%。在15%二氧化碳和85%氮气的混合气体环境中测试表明，喷雾涂层法制备的膜仍能保持良好的性能，二氧化碳渗透率仅下降5%–9%，而溶剂浇铸法制备的膜虽然选择性更稳定，但整体通量较低。这些结果说明，决定膜结构及气体传输行为的因素是膜的制作方法，而不仅仅是填料的含量。总体而言，喷雾涂层法是一种非常有效的方法，可用于设计适用于工业二氧化碳分离的高性能、可大规模生产的混合矩阵膜。
图形摘要
研究表明，喷雾涂层法是一种高效的方法，可用于制备具有优异二氧化碳分离性能的离子液体基混合矩阵膜。该技术能够形成极薄的优质选择性层，使得膜的二氧化碳渗透率比溶剂浇铸法得到的膜高出一倍，相比不含颗粒的系统则高出十倍。而且在单种气体和混合气体环境下，这类膜都能保持较高的二氧化碳与氮气选择性，因此极具应用于工业碳捕获领域的潜力。
利益冲突声明
作者声明不存在任何利益冲突。
数据可用性声明
本研究的相关数据可在合理请求下向通讯作者获取。
