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10
2026
-
02
膜技术前沿丨天津大学赵颂研究员Small：超薄聚笼膜构筑分子穿梭通道实现CO2分离
作者：
多孔有机笼（POCs）在气体分离膜领域潜力显著，但其埃尺度连续通道的构建仍具挑战。本研究创新采用胺基功能化策略，合成了水溶性富胺基POC，并通过乙胺侧链与对苯二甲酰氯的酰胺化反应，将离散POC单元共价交联为超薄聚笼膜，形成高度互连的埃级胺功能化通道。通道内密集胺基可优先吸附CO₂，实现CO₂分子的**传输。所得聚笼膜CO₂渗透率达920 GPU，CO₂/N₂选择性达42.4，性能优于多数报道POC膜。经两级膜分离工艺处理模拟烟气，CO₂纯度可提升至99.5%，满足工业级纯度要求。本研究提出了一种超薄聚笼膜及其分子穿梭分离机制，为从离散多孔分子构筑功能膜材料提供新思路。
2026年1月30日，该工作以“Ultrathin Polycage Membranes Facilitate Molecular Shuttling for Efficient CO2 Separation”为题发表在《Small》上。
结论
本研究采用胺基官能化策略成功制备出水溶性好、反应活性高的富胺型多孔有机笼（EA-RCC3）。基于其特性，EA-RCC3可通过酰胺化反应**自组装，形成超薄高度交联的Poly(EA-RCC3)膜。实验与模拟结果表明，膜内致密胺网络赋予埃级通道优异的CO₂优先吸附能力，为CO₂传输提供高速路径。该膜CO₂渗透率达920 GPU，CO₂/N₂选择性为42，且具有良好长期稳定性。采用二级膜工艺处理CO₂/N₂混合气，CO₂纯度可提高至99.5%。本研究为高选择性多孔有机笼膜设计提供新思路，在烟道气CO₂捕集等气体分离领域展现出应用潜力。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/QrIi5LA6HZ60cq41e5xljQ
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