在原子水平上调节固有的微孔聚合物的微孔率是获得高性能聚合物气体分离膜的最大挑战之一。

近日，中科院山西煤炭化学研究所李南文研究员，覃勇研究员，天津工业大学马小华研究员报道了首次使用Al₂O₃原子层沉积（ALD）技术在原子水平上修饰了具有固有微孔性的典型聚合物（PIM-1）的微孔率。

文章要点

1）通过X射线光电子能谱(XPS)、能谱分析(EDS)和模拟实验，沉积过程可以精确控制Al₂O₃的含量和位置。通过改变Al₂O₃ ALD循环次数，可以系统地调节PIM-1的微孔率。

2）经过6次ALD循环的PIM-1-Al₂O₃-6膜对O₂/N₂、H₂/N₂和H₂/CH₄的分离性能达到了最新的折衷线以上，具有均匀的超微孔孔径分布和前所未有的高分离性能。此外，PIM-1-Al₂O₃-6具有良好的热稳定性、机械稳定性和长期稳定性，同时表现出优异的CO₂/CH₄混合气体分离性能。

总之，该研究所采用的ALD方法是一种高效、简单、通用的膜后处理方法，在空气分离和天然气脱臭方面具有显著的工业应用潜力。

参考文献

Xiuling Chen, et al, Tailoring the Microporosity of Polymers of Intrinsic Microporosity for Advanced Gas Separation by Atomic Layer Deposition, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202016901

https://doi.org/10.1002/anie.202016901