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

贵州大学首次在有机硒不对称合成上取得重要进展:为筛选更具选择性与开发潜力的除草剂先导结构提供新路径

近日,贵州大学绿色农药全国农药重点实验室硕士生李莎作为第一作者,宋润江教授、宋宝安院士和金智超教授作为共同通讯作者,在国际知名学术期刊《ScienceChinaChemistry》(IF=10.7.....

2026-04-03     中化新网

扎根戈壁谋创新,他们让“工业黄金”彻底告别进口依赖

  戈壁茫茫,油城屹立。初心灼灼,为国铸器。  在新疆克拉玛依独山子这片见证了中国石油工业九十载风雨的土地上,中国石油独山子石化团队怀揣产业报国的初心,以“孤岛求生”的坚韧、敢为人先的勇气,在气相法...

2026-04-03     光明网

我国实现温和条件下高效制低碳烯烃

近日,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)孙剑研究员和葛庆杰研究员团队在合成气制低碳烯烃方面取得重要进展。团队提出了一种基于费托合成体系的催化新策略,实现了合成气在温和条件下(250...

2026-04-03     中国石油和化工

问“氢”哪得安如许——中国工程院院士张来斌谈氢产业链安全保障技术

  3月28日,在2026中关村论坛年会北控集团专场活动上,中国工程院院士、中国石油大学(北京)原校长张来斌表示,氢能作为清洁低碳的二次能源,是我国未来能源体系的重要组成部分。当前,我国电解水制氢产能...

2026-04-03     中国化工报

央企生物领域十大基础科学问题发布

  在3月27日召开的2026年中关村论坛年会平行论坛——企业发现与发明论坛上,中央企业生物领域十大基础科学问题发布。

2026-04-03     中国化工报

形成完整技术链条 实现流程性系统变革——记科技进步一等奖变革性己内酰胺成套技术及产业化应用

  近日,中国石化湖南石油化工有限公司等单位研发的“变革性己内酰胺成套技术及产业化应用”项目荣获中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。采用该技术在湖南岳阳建成的60万吨/年己内酰胺产业链搬迁升级项目...

2026-04-03     中国化工报