化工与化学学院邵路教授团队合成制备出兼具理想材料匹配性和高效传质分离性能的新型混合基质碳捕集膜

哈工大全媒体（朱斌 文/图）近日，城市水资源与水环境国家重点实验室成员、我校化工与化学学院邵路教授带领团队提出多酚分子焊接策略合成高效碳捕集分离膜，突破传统分离膜渗透性与选择性博弈难题。相关论文以《多功能多酚焊接推动高效膜法碳捕集》（Boosting Membrane Carbon Capture via Multifaceted Polyphenol-mediated Soldering）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该策略为新一代高性能混合基质膜提供通用方法，有望同步实现碳捕集过程和能源回收，为污水处理系统深度碳减排过程中甲烷、氢气等气体的分离纯化提供前瞻技术支撑。同时，该方法对于面向液相体系分离纯化的新型功能膜构筑具有重要指导意义。

近年来，全球碳排放迅速增加，大气中的二氧化碳含量达到创纪录水平，环境问题日益凸显。在此严峻形势下，我国提出碳达峰、碳中和的气候目标。高效的碳捕获技术是减少碳排放和二氧化碳进一步催化转化的前提和基础，是实现“双碳”目标的关键技术。

气体膜分离技术因其低成本且易操作的优势对碳捕集产业发展、缓解全球气候变化具有重要意义。其中，通过金属有机框架和聚合物基质的结合获得的混合基质膜在气体分离方面表现出极大潜力，但聚合物和金属有机框架之间如何实现理想匹配始终是具有挑战性的课题，特别是针对新兴的高渗透性膜材料，如自具微孔聚合物。

邵路教授团队在该工作中率先提出多酚分子焊接策略实现对聚合物链、金属有机框架结构以及两相界面的精准调控。多酚的特殊粘附性导致自具微孔聚合物链的僵化以及堆积密度的增加，提高其筛分能力；中空的金属有机框架结构减少其传质阻力，改善气体渗透性。不同的结构特点互相协同，打破传统聚合物材料中气体渗透性与选择性此消彼长的限制。

我校为论文唯一通讯单位。邵路教授为论文唯一通讯作者。化工与化学学院博士研究生朱斌为论文第一作者。邵路教授团队博士研究生赫羴姗（已毕业）、杨延，郑州大学李松伟老师，爱丁堡大学刘哲宏副教授和科廷大学刘少敏教授参与相关研究工作。

该研究工作获得国家自然科学基金、黑龙江省头雁团队原创探索基金和城市水资源与水环境国家重点实验室自主课题资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37479-9

基于多酚分子焊接策略的新型碳捕集膜合成示意图