近日，哈尔滨工业大学教授邵路课题组在二氧化碳(CO2)分离膜研究取得重要突破，成果在线发表于《能源与环境科学》(《Energy&Environmental Science》)。
膜分离技术是目前有望实现二氧化碳高效分离的新型低碳技术，相对于传统的吸附分离等方法，膜分离具有高效、易操作、成本低和环境友好等特点。然而，目前高效二氧化碳分离膜材料仍然极其匮乏，严重制约着膜分离在二氧化碳捕集分离等领域的应用。
该成果通过对材料物理化学结构合理设计，采用二氧化碳亲和性的聚氧化乙烯(PEO)衍生材料，经过简单的紫外辐照一步法，在自由基聚合形成交联网络的同时，向体系中引入低分子量的聚氧化乙烯链段，制备出了一种新型二氧化碳亲和性半互穿网络(SIPN)分离膜。该半互穿网络分离膜是由立体的聚氧化乙烯交联网络和低分子量高醚氧含量的聚氧化乙烯衍生分子链穿插构成。
据介绍，低分子量的聚氧化乙烯链段有效增加了膜的自由体积、改善其分布并增强二氧化碳亲和性，促进二氧化碳在膜中快速通过，极大提高分离膜二氧化碳渗透通量同时使膜保持着高的选择性，从而突破传统膜材料渗透通量和选择性之间相互制约的瓶颈，达到二氧化碳亲和性分离膜目前国际最高水平。该半互穿网络分离膜制备方法极其简单且绿色环保，新型膜材料具有优异的稳定性，有望与目前的工业化生产过程匹配。该成果的研究思路为先进膜材料开发及其在环境能源等领域的应用建立了高效的设计路径。