渗透通量与选择性的矛盾关系是气体分离膜长期无法解决的难题。提高膜气体渗透通量,突破"Robeson上限"已成为当今膜技术发展主要方向。本课题采用新型聚合物材料为前驱体,以纳米尺度分子筛为功能基团,开展高性能炭-分子筛纳米杂化功能炭膜可控制备研究;通过研究分子筛的类型、晶体尺度、分散度及炭化工艺条件对形成炭-分子筛间微相界面结构与尺度的影响规律,微相界面尺度、分布及数量与气体渗透性能的内在联系;提出功能基团的作用机制-微相界面的形成及作用机制及气体在杂化炭膜孔道中渗透扩散模型,诠释分子筛控制和改善炭膜孔结构及分布,调节孔隙率的内在原因及规律;并针对日益剧增的CO2排放而引发对分离捕集CO2新技术的迫切需求,利用分子筛的规则孔道及对CO2的特殊吸附性和亲和性,在介微观层面上实现对炭膜超微孔结构调控和可控制备,提出了制备CO2优先渗透的的高通量和高选择性(双高)气体分离炭膜新技术与方法。本课题的实施对CO2分离捕集,减少温室效应具有重要的实际应用价值。
英文主题词carbon membrane;CO2 separation; zeolite; first permeate; micro-interface