精细调整磷酸掺杂的三苯并咪唑基聚苯并咪唑膜中的微孔隙度，以实现高选择性的氦和氢回收

具有明确微孔率和尺寸筛分能力的高性能聚合物膜对于氦气和氢气的回收特别有吸引力。在这里，我们报告了聚苯并咪唑 (PBI) 膜的新型大分子工程，该膜通过微孔结构的可控操作集成了用于高渗透性的分级三蝶烯单元和用于尺寸筛分的多元酸掺杂。与先前报道的 PBI 膜相比，三蝶烯部分破坏链堆积并引入额外的构型自由体积，导致 He 和 H 2渗透率显着提高。酸掺杂导致交联的 PBI 膜通过氢键和质子转移，显着提高气体选择性。通过调整 H 3 PO 4掺杂水平，三蝶烯基聚苯并咪唑 (TPBI) 复合膜 (TPBI-(H 3 PO 4 ) x ) 表现出最高的 He 富集气体选择性（即α (He/CH 4 ) = 7052±156)和H 2净化(即α (H 2 /CH 4 )=5128±110)在现有的高分子气体分离膜中。此外，在 150 °C 的混合气体条件下，TPBI-(H 3 PO 4 ) 0.98膜显示出 H2渗透率为 46.7 Barrer，H 2 /CO 2选择性为 16，远远超过 Robeson 2008 年 H 2 /CO 2分离的上限。TPBI-(H 3 PO 4 ) x膜简便多样的可调性和出色的气体分离性能使其在氦氢分离方面极具吸引力。

服务对象 ： 中国科学技术大学
发表时间： 2023 年 2月 9日
发表期刊： Journal of Membrane Science
文章链接： 10.1016/j.memsci.2023.121474