研究提出中空纤维炭膜超薄皮层调控新策略

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员任吉中团队在中空纤维炭分子筛膜（中空纤维炭膜）方面取得新进展。相关成果发表在Small上。

该中空纤维炭膜示意图。大连化物所供图

中空纤维膜是一种具有中空结构的纤维状不对称膜。它类似一根真空的细长管子，管壁上有一层具有分离功能的皮层，可以对想要通过它的分子进行“筛选”，不符合它们要求的分子大部分都会被“拒之门外”，从而实现有效分离的目的。炭膜由聚合物前驱体在惰性环境中经过高温热解而成，具有优异的耐热和耐化学腐蚀的性能，以及丰富的超微孔结构，在气体分离方面具有非常大的应用潜力。中空纤维膜前躯体在高温炭化过程中，其多孔支撑层容易塌陷，最终导致分离层厚度较大，增加了气体分子的传质阻力，因此，如何降低分离层厚度是发展高性能中空纤维炭膜的关键。

本工作中，团队在已有工作基础上另辟蹊径，提出了一种新颖有效的制备超薄皮层中空纤维炭膜的方法，即利用高气体通量的多孔中空纤维膜作为前驱体调控炭膜结构，可以将皮层厚度减小到1微米以下，进而降低气体分子传质阻力，提升氢气/甲烷和氢气/氮气的分离性能。