开发超过常规渗透选择性上限的高性能膜对先进气体分离应用至关重要。在这一背景下，微孔聚合物由于其特殊的渗透性而受到越来越多的关注，然而，它表现出适度的选择性，不利于分离类似尺寸的气体混合物。

近日，中国科学院山西煤炭化学研究所李南文研究员，大连理工大学马沧海研究员报道了提出了一种通过PIM-BM/TB的多共价交联来设计微孔聚合物共混膜的方法。

文章要点

1）提出了三种可能的PIM-BM/TB膜的交联机制，它们依赖于交联温度：（a）叔胺与溴甲基反应生成季铵盐；（b）高温下的烷基化反应；（c）聚合物链断裂和重排后的热氧化交联反应。PIM-BM与TB之间同时发生复杂的内部和内部交联反应。

2）具有可调节孔隙率的交联PIM-BM/TB分子筛分膜对于工业上重要的气体对具有理想的气体分离性能。该膜在交联XPIM-BM/TB中表现出超高的H₂/CH₄选择性，在300 °C下反应5 h，H₂透过率为358 Barrer。更重要的是，对于H₂/CH₄、CO₂/CH₄、H₂/N₂和O₂/N₂等多种混合气体，交联膜分离性能大大超过了传统聚合物膜目前的上限。未来，在聚合物合成过程中，通过控制溴代甲基化程度和优化PIM-BM与TB的共混比例，可以进一步提高微孔聚合物膜的物理分离性能和气体分离性能。

这项工作中的策略为设计和制造高性能分离的有前途的分子筛分膜提供了一条途径。这种在不同温度范围内发生多重交联反应的渐进交联方法在制备超选择性回收H₂和捕获CO₂膜方面具有极大的应用潜力。进一步的，该概念有望用于其他市售聚合物，如聚砜，聚酰亚胺等，目前正在实验室开发中。

参考文献

Chen, X., Fan, Y., Wu, L. et al. Ultra-selective molecular-sieving gas separation membranes enabled by multi-covalent-crosslinking of microporous polymer blends. Nat Commun 12, 6140 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-26379-5

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26379-5