Nat. Commun.：混合LDH-聚合物膜的高效CO2分离

兔兔

2021-05-25

膜基气体分离技术与其他传统分离技术相比具有许多优势；然而，构建同时具有高选择性和高渗透性的膜仍然是一个主要的挑战。有鉴于此，北京化工大学韩景宾教授、牛津大学Dermot O’Hare等人采用单层双氢氧化物（LDH）纳米片与甲脒亚磺酸（FAS）自组装，然后喷涂聚二甲基硅氧烷（PDMS）层的方法制备了含二维亚纳米通道的(LDH/FAS)_n-PDMS混合膜。

本文要点：

1）实验证明，通过逐层（LBL）组装的单层LDH纳米片和FAS超晶格结构是一种有效的CO₂分离膜。通过控制隔气和透气之间的平衡来优化膜的性能。PDMS涂层膜(LDH/FAS)₂₅-PDMS具有优异的CO₂优先渗透性，具有超高的CO₂/N₂、CO₂/H₂和CO₂/CH₄选择性，超过了Robeson 2008的上限。

2）LDH和FAS之间的亚纳米通道可产生气体筛分的尺寸选择性结构；而LDH纳米片中的羟基增加了对CO₂的吸附亲和力，从而提高了其溶解性。位于LDH纳米片之间的FAS中的脒基可以可逆地选择性结合CO₂，从而促进CO₂在N₂、CH₄或H₂上的选择性转运。

3）此外，(LDH/FAS)n-PDMS膜具有良好的机械性能，在长期运行测试中保持了良好的分离性能。考虑到建筑单元都是廉价的工业原材料，而且膜很容易在各种基底上制备，因此有可能实现膜的大规模制造。

这些混合层状膜异质结构在捕获和分离二氧化碳方面具有巨大的潜力。

Xiaozhi Xu et al. High-efficiency CO2 separation using hybrid LDH-polymer membranes. Nat. Commun. 2021, 12 (1), 3069.

DOI: 10.1038/s41467-021-23121-z.

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23121-z