ZIF-8增强PEI/PES杂化膜：显著提升CO2捕集性能的新策略

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Ameliorating CO? capture performance of PEI/PES hybrid membranes via integration of zeolitic imidazolate frameworks

　　本文通过将沸石咪唑酯框架（ZIF-8）纳米颗粒掺入聚醚砜/聚醚酰亚胺（PES/PEI）基质，成功制备了混合基质膜（MMMs）。研究表明，2% ZIF-8负载量的膜材料CO2渗透性提升104%，CO2/N2选择性达24.1，其性能逼近Robeson上限（2008），为高效碳捕集技术开发提供了新思路。

　　

材料

从Sigma-Aldrich采购聚醚砜（PES, 99%）、聚醚酰亚胺（PEI, 99.0%）、六水合硝酸锌（Zn(NO₃)₂·6H₂O, 98%）、2-甲基咪唑（Hmim, 99.0%）、甲醇及1-甲基-2-吡咯烷酮（NMP, 99.0%）。

沸石咪唑酯框架（ZIF-8）的合成

首先将1.6克Zn(NO₃)₂·6H₂O溶于55.0毫升甲醇，另将1.65克2-甲基咪唑溶于55.0毫升甲醇。随后将两种溶液混合于烧杯中，室温搅拌2小时，形成ZIF-8晶体。

扫描电子显微镜（SEM）分析

ZIF-8的形貌通过扫描电镜观察，显示其具有清晰的立方晶体结构，尺寸约为4微米×3微米，纳米粒子粒径约85纳米。晶体厚度远小于长宽，电镜图像中ZIF-8颗粒呈现光学透明特性（图4）。

结论

在PES/PEI基质中引入ZIF-8颗粒制备的混合基质膜（MMMs）性能显著提升。ZIF-8与聚合物基质通过氢键产生强界面相互作用，增强了CO₂/N₂分离性能。在2%重量比的ZIF-8负载下，膜材料表现出最优的渗透性和选择性，且具备抗塑化特性和长期稳定性。