«Настраиваемая» мембрана из графеновых квантовых точек обеспечивает эффективное разделение газов

Исследовательская группа из Даляньского института химической физики Китайской академии наук разработала новую стратегию создания мембран на основе графеновых квантовых точек, структура пор которых может быть точно настроена после изготовления. Этот подход позволяет эффективно разделять критические газовые смеси, такие как диоксид углерода/азот, диоксид углерода/метан и пропилен/пропан, что имеет большое значение для улавливания углерода и очистки углеводородов.

Традиционные микропористые мембраны с упорядоченной структурой обладают преимуществами в молекулярном просеивании, но их производительность жёстко зависит от исходной пористости материала, что требует сложной и дорогой оптимизации под каждую задачу. Новая стратегия «сначала построить, затем настроить» использует графеновые квантовые точки размером менее 10 нм в качестве строительных блоков для создания плотной базовой мембраны методом термического напыления. Последующая обработка полиэтиленимином и нагрев позволяют точно регулировать размер пор и химические свойства поверхности за счёт химического сшивания.

Предложенный метод обеспечивает стандартизированный процесс создания «настраиваемых» мембран, что открывает универсальный и удобный путь для удовлетворения разнообразных промышленных потребностей в газоразделении. Изменяя температуру термообработки, можно непрерывно регулировать селективность мембраны по диоксиду углерода в широком диапазоне или, увеличивая размер пор, адаптировать её для более сложного разделения пропилена и пропана. Эта работа опубликована в журнале Nature Communications.