近日，我?；瘜W化工學院李雪琴教授團隊和王少飛教授團隊以石河子大學為第一單位在Advanced Functional Materials期刊上發表題目為“Regulating the Positive Localized Electric Field in Mixed Matrix Membranes by Charge Reversal of ILs-COF for Boosting CO2 Separation”（通過ILs-COF電荷反轉調節正局域電場促進混合基質膜CO2分離）的學術論文。Advanced Functional Materials（2024影響因子：18.5）于2001年創刊并發行至今，是國際材料領域內最具權威性的學術期刊之一。該刊物致力于報道材料科學各個方面的突破性研究，包括納米技術、化學、物理和生物學。

共價有機骨架（COFs）具有高孔隙率和高穩定性的特點，在氣體分離中具有很大的應用潛力。然而，在不阻礙氣體擴散速率的情況下實現精確的尺寸篩分是具有挑戰性的。本研究提出了一種在COF通道中建立可調局域電場的新方法，以實現Pebax基混合基質膜（MMMs）中CO2的有效分離。COF與不同的帶電離子液體之間的主客體相互作用可獲得不同的局域電場電荷密度。值得注意的是，具有正局域電場的MMM獲得了最佳的CO2/CH4分離性能，其滲透率（~38%）和選擇性（~99%）顯著提高，超過了Robeson上限。通過密度泛函理論（DFT）計算，MMM的CO2/CH4選擇性增強是由于正局域電場對CO₂在CH₄上的“篩分效應”。具體來說，CO₂中帶負電的O原子比CH₄中帶正電的H原子表現出更強的靜電相互作用。因此，調節局域電場的策略可以作為MMMs中CO₂分離的有效設計。

本論文第一作者為石河子大學化學化工學院2023級碩士研究生梁朝，通訊作者為石河子大學李雪琴教授以及王少飛教授，論文第一單位為石河子大學。近年來，李雪琴教授團隊致力于CO2捕集利用與封存技術的研究，在CO2分離領域方面取得了突破性進展。研究成果已發表在Chemical Reviews、Advanced Functional Materials、Journal of Membrane Science、Journal of Materials Chemistry A、Separation and Purification Technology等Top期刊。相關研究得到了國家自然科學基金、兵團重點領域科技攻關項目、第七師-石河子大學科技創新專項項目等項目的資助。

（通訊員：梁朝）