近日，石河子大学化学化工学院李雪琴教授团队和王少飞教授团队以石河子大学为第一单位在Advanced Functional Materials期刊上发表题目为“Regulating the Positive Localized Electric Field in Mixed Matrix Membranes by Charge Reversal of ILs-COF for Boosting CO2 Separation”（通过ILs-COF电荷反转调节正局域电场促进混合基质膜CO2分离）的学术论文。Advanced Functional Materials于2001年创刊并发行至今，是国际材料领域内最具权威性的学术期刊之一。该刊物致力于报道材料科学各个方面的突破性研究，包括纳米技术、化学、物理和生物学。
共价有机骨架（COFs）具有高孔隙率和高稳定性的特点，在气体分离中具有很大的应用潜力。然而，在不阻碍气体扩散速率的情况下实现精确的尺寸筛分是具有挑战性的。本研究提出了一种在COF通道中建立可调局域电场的新方法，以实现Pebax基混合基质膜（MMMs）中CO2的有效分离。COF与不同的带电离子液体之间的主客体相互作用可获得不同的局域电场电荷密度。值得注意的是，具有正局域电场的MMM获得了最佳的CO2/CH4分离性能，其渗透率（~38%）和选择性（~99%）显著提高，超过了Robeson上限。通过密度泛函理论（DFT）计算，MMM的CO2/CH4选择性增强是由于正局域电场对CO2在CH4上的“筛分效应”。具体来说，CO2中带负电的O原子比CH4中带正电的H原子表现出更强的静电相互作用。因此，调节局域电场的策略可以作为MMMs中CO2分离的有效设计。
本论文第一作者为石河子大学化学化工学院2023级硕士研究生梁朝，通讯作者为石河子大学李雪琴教授以及王少飞教授，论文第一单位为石河子大学。近年来，李雪琴教授团队致力于CO2捕集利用与封存技术的研究，在CO2分离领域方面取得了突破性进展。研究成果已发表在Chemical Reviews、Advanced Functional Materials、Journal of Membrane Science、Journal of Materials Chemistry A、Separation and Purification Technology等Top期刊。相关研究得到了国家自然科学基金、兵团重点领域科技攻关项目、第七师-石河子大学科技创新专项项目等项目的资助。
来源：石河子大学