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研究提出中空纖維炭膜超薄皮層調控新策略
發布時間:2024.03.04        閱讀次數:

近日,中國科學院大連化學物理研究所研究員任吉中團隊在中空纖維炭分子篩膜(中空纖維炭膜)方面取得新進展。相關成果發表在Small上。


該中空纖維炭膜示意圖。大連化物所供圖

中空纖維膜是一種具有中空結構的纖維狀不對稱膜。它類似一根真空的細長管子,管壁上有一層具有分離功能的皮層,可以對想要通過它的分子進行“篩選”,不符合它們要求的分子大部分都會被“拒之門外”,從而實現有效分離的目的。炭膜由聚合物前驅體在惰性環境中經過高溫熱解而成,具有優異的耐熱和耐化學腐蝕的性能,以及豐富的超微孔結構,在氣體分離方面具有非常大的應用潛力。中空纖維膜前軀體在高溫炭化過程中,其多孔支撐層容易塌陷,最終導致分離層厚度較大,增加了氣體分子的傳質阻力,因此,如何降低分離層厚度是發展高性能中空纖維炭膜的關鍵。

本工作中,團隊在已有工作基礎上另辟蹊徑,提出了一種新穎有效的制備超薄皮層中空纖維炭膜的方法,即利用高氣體通量的多孔中空纖維膜作為前驅體調控炭膜結構,可以將皮層厚度減小到1微米以下,進而降低氣體分子傳質阻力,提升氫氣/甲烷和氫氣/氮氣的分離性能。