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今年第7篇顶刊 - 哈工大邵路教授团队 Angew:凝胶膜助力超高性能碳捕集
2023-11-22  来源:高分子科技

  哈工大化工与化学学院邵路教授作为通讯作者今年来已经发表顶刊论文7篇,包括Science (1)Nature Communications (2)Science Advances (1)Angewandte Chemie (2Advanced Materials 1篇)。接下来介绍一下邵路教授团队近期发表在Angewandte Chemide期刊的研究工作。



  全球碳排放量的迅速增加,使得大气中的二氧化碳含量达到创纪录的水平,由此引发的气候环境问题日益频繁和严重,严重威胁着人类的生存和发展。在这样的背景下,我国政府提出了“碳达峰”和“碳中和”的庄严承诺。高效的碳捕获技术,作为减少碳排放和二氧化碳进一步催化转化的前提和基础,无疑是实现这一目标的关键所在。


  气体膜分离技术以其低成本且易于操作的优势,对于碳捕集产业的发展以及缓解全球气候变化具有重大意义。其中,基于亲CO2类聚氧乙烯(PEO)基材料在CO2/N2CO2/H2等轻质气体分离过程中表现出极大的潜力。然而,PEO基聚合物的低渗透性一直是一个具有挑战性的问题,尤其是与新兴的高渗透性膜材料如自具微孔聚合物相比,其气体渗透性仍存在明显劣势。


  近日哈尔滨工业大学化工与化学学院教授、城市水资源与水环境国家重点实验室成员邵路带领团队提出新方法合成了超高渗透性凝胶结构PEO成功打破了这一难题。这种新方法不仅提高了PEO膜的气体渗透性,而且保持了其良好的选择性,实现了高效的气体分离。相关论文以《超高渗透性凝胶膜助力高效碳捕集》(Ultrapermeable Gel Membranes Enabling Superior Carbon Capture)为题发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。哈尔滨工业大学为唯一通讯单位,邵路教授为唯一通讯作者,论文第一作者为化工与化学学院博士生朱斌 


凝胶膜结构示意图


  论文中邵路教授团队提出一种原位交联方法构筑新型“凝胶膜”,制备得到以POSS交联网络为凝胶基质,液态PEO小分子为凝胶介质的新型凝胶结构PEO膜,凝胶结构融合了固态聚合物的高稳定性以及液态小分子的高渗透性的优势,成功调控了分离膜的微观结构,得到具有超高自由体积特性的PEO基凝胶膜,有效强化气体在膜内的扩散过程。 


膜自由体积模拟、表征以及其碳捕集性能


  通过测试表征证明构筑的新型凝胶膜展现出实现破纪录的CO2渗透系数,其二氧化碳渗透通量达到5608Barrer,并且依然保持高的气体选择性。突破了传统分离膜Trade-off效应,凝胶膜的性能超越最新分离膜的Upper-Bound(2019)。同时,合成的凝胶膜表现出良好的温度适应性以及长期操作稳定性,并进一步验证了该方法的普适性。


  邵路教授为哈工大长聘教授、英国皇家化学会会士、黑龙江省杰出青年科学基金获得者、中国化工学会分子辨识分离工程专委会委员,任npj Clean Water 副主编(Nature 合作期刊)、Journal of Membrane ScienceAdvanced MembranesACS ES&T Engineering编委或顾问编委等职务,连续入选中国高被引学者榜单和全球前2%顶尖科学家榜单(最新2022年度国内化学工程领域排名第11位)。


  相关论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202315607 


  邵路教授主页:http://homepage.hit.edu.cn/shaolu?lang=zh 


  邵路教授团队长年招收优秀生源快速响应博士生,随时申报,每月进行一批!具体要求见:http://yzb.hit.edu.cn/2023/0609/c8824a313710/page.htm 

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(责任编辑:xu)
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