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27
2026
-
06
Angew: 让水成为助力，湿空气中CO₂分离的新机制
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背景
随着大气中CO₂浓度持续上升，直接空气捕集（DAC）被视为实现负排放的重要技术路径。然而，相比烟气等高浓度来源，空气中CO₂仅约400 ppm，分离难度*高。同时，实际环境中普遍存在较高湿度，水分子往往会占据膜孔、竞争吸附位点，甚至引起材料膨胀与性能衰减，使膜法DAC（m-DAC）面临“低浓度+高湿度”的双重挑战。现有体系多依赖胺基促进传输，但在湿环境下稳定性不足，且性能高度依赖湿度变化。如何在高湿条件下同时实现高通量、高选择性与长期稳定，成为m-DAC走向实际应用的核心瓶颈。
创新
近日，天津工业大乔志华、何本桥教授团队提出了一种反直觉的设计思路，即将水从干扰因素转化为传质驱动力。通过构建“双氟基元”结构：一方面，将含氟离子液体封装于UiO-66中形成多孔填料；另一方面，引入含氟PIM聚合物作为连续相，从而在膜内形成高密度氟位点。这些氟位点不仅通过Lewis酸碱作用增强对CO₂的吸附，还在高湿环境中与水分子形成稳定的氢键网络。与传统体系中水阻塞通道不同，该氢键网络反而构建出有利于CO₂迁移的“极性微环境”和“*快传输通道”，显著提升CO₂的溶解与扩散能力。在65%湿度下，膜实现了12697 Barrer的*高CO₂渗透率和44.06的CO₂/N₂选择性，突破传统性能边界。
意义
该研究从机制层面重塑了对湿度作用的认知：水不再是膜分离的负担，而可以被主动利用来调控传质过程。这一转变为湿空气分离提供了全新的设计范式。在应用层面，该膜在真实空气条件下表现出优异性能与长达180天的稳定性，并通过工艺模拟验证了其规模化潜力，为m-DAC技术的落地提供了关键材料基础。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/zRRA3I91vrBrqBmA6NVeeA
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