MOF基气体分离膜实现规模化连续制造

  中化新网讯 近日,天津大学化工学院王志教授团队等研发出一种基于“预占位—后激活”(POPA)策略的荷正电聚合物刷金属—有机框架(MOF)材料,实现幅宽达1米的“MOF基耐压二氧化碳分离混合基质复合膜”的“卷对卷”规模化连续制造。

  二氧化碳的高效分离是减排的关键环节,膜法碳捕集技术具有能耗低、无溶剂挥发污染、设备可撬装集成、占地面积小等优势。近年来,国内外研究者已开发出多种高性能混合基质膜,但制备面积远不能满足工业化部署所需的膜面积要求。制约其规模化连续制造的关键瓶颈在于“非平衡加工诱导填料失稳”难题,即在实验室温和条件下稳定的填料分散体系,在工业快速涂布的非平衡动态加工过程中极易失稳,从而引发填料团聚及多尺度界面缺陷。

  针对这一难题,团队提出“预占位—后激活”策略,开发出兼具静态分散与动态加工稳定性的荷正电聚合物刷MOF材料,并在三个方面实现了原创性突破。一是创新材料设计理念。传统研究局限于实验室条件下的静态分散,该团队提出面向膜规模化制造的填料需兼具静态与动态稳定性,将设计逻辑从“静态稳得住”升级为“动态稳得住”。

  二是开发孔道保护策略。针对聚合物修饰易堵塞孔道,该团队采用“预占位—后激活”策略:先利用质子化胺基预占孔道,引导聚合物外表面接枝;再通过去质子化“后激活”,恢复胺基活性与孔道畅通,实现“先堵后疏”,既构建聚合物刷层,又保障二氧化碳高效传输。

  三是构建双重稳定机制。高荷正电框架与表面聚合物刷,协同发挥静电—空间位阻效应,确保静态稳定分散;自由伸展聚合物刷,通过密集氢键与聚合物基质形成界面互锁结构,在溶剂快速蒸发中,自适应抵抗“聚集诱导力”,从根本上解决动态失稳难题。

  在此基础上,王志团队与企业合作开展了工业规模的技术验证,在自主设计的工业级“卷对卷”刮涂生产线上,实现了幅宽达1米的“MOF基耐压二氧化碳分离混合基质复合膜”的规模化连续稳定制造。所制膜在天然气脱碳及燃烧后碳捕集等工况下性能优异,经系统取样与多批次验证,展现出良好的可扩展性和均匀性。

  未来,该技术有望在工业烟道气、天然气脱碳及合成气净化等领域发挥关键作用,为碳捕集、利用与封存产业链的降本增效提供技术支撑。


相关推荐

盐湖中试基地:​让“试验田”成为“丰产田”

中化新网讯4月20日,从青海盐湖工业股份有限公司获悉,在察尔汗盐湖腹地,一片老厂区悄然焕新,变成了盐湖产业技术科研的摇篮——盐湖中试基地。据悉,该中试基地由青海盐湖工业股份有限公司技术创新研究院牵.....

2026-04-21     中化新网

张家港市化工分析与质量检测管理人员研学活动圆满落幕

4月17日~18日,由张家港市化工行业协会主办,张家港市金典软件有限公司、江苏华屹检测技术有限公司协办的“化工分析与质量检测管理人员研学”活动落幕。来自华昌集团、长顺集团、国泰华荣、威迪森、霍尼韦尔、...

2026-04-21     中化新网

三项腐植酸生态科技成果国际先进

中化新网讯4月20日,从中国石油大学(华东)获悉,由该校田原宇教授团队联合西安石油大学、青岛和研科技有限责任公司、秦皇岛三农现代机械设备有限公司等单位完成的“难溶性钾矿连续高压活化创制腐植酸钾肥技术....

2026-04-21     中化新网

让秸秆换个“燃”法

  我国每年会产生超过10亿吨的秸秆,这些秸秆曾被视为农业废弃物,需焚烧处理,不但污染环境,而且浪费资源。如果这些秸秆被转化为液体燃料,则可“变废为宝”。在近日举行的2026中关村论坛年会平行论坛“企...

2026-04-20     中国化工报

万华福建煤浆提浓降耗项目通过验收

  近日,万华化学(福建)有限公司造气装置煤浆提浓降耗增效技改项目顺利通过验收。

2026-04-20     中国化工报

北化大举行专项奖学金颁奖典礼

  4月16日,北京化工大学举行2024—2025学年专项奖学金颁奖典礼(材料专场)。光轩新材料专项奖学金新增签约仪式同日举行。

2026-04-20     中国化工报