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  作為一種清潔高熱值的二次能源，氫氣（H₂）的開發對實現碳中和目標具有重要作用。目前，95%左右的H₂通過化石燃料氣化重整（如IGCC技術）制備合成氣獲取，且同時生成接近9000萬噸二氧化碳（CO₂）。為捕獲合成氣中的CO₂并獲取低碳高純度的H₂，H₂/CO₂分離必不可少。為降低H₂生產和CO₂捕集成本，開發新的高效綠色H₂/CO₂分離技術勢在必行。膜分離法是作為一種新型低能耗低碳足跡的氣體分離技術，在近十幾年得到廣泛研究和開發。然而，合成氣出口溫度高（≥150 ℃），CO₂相對含量高。同時，H₂（2.89 ?）和CO₂（3.3 ?）的分子尺寸相差有限，因此，對于膜技術的成功與否，強尺寸篩選能力至關重要。聚合物膜具有低成本，加工性強等優勢，是目前主流的氣體分離膜。然而絕大部分聚合物由于其無定形分子結構，導致H₂/CO₂選擇性普遍偏低，尤其在高溫條件下，因此難以制取高純氫氣。相較于聚合物自身，由陽離子絡合形成的超分子聚合物網絡具有更高的高分子鏈組裝效率，更強的分子篩選能力和機械性能，因此被廣泛開發并應用各種場合，包括自修復材料，刺激響應性材料，催化劑和液體提純。其中，陽離子-聚苯并咪唑絡合的超分子聚合物網絡表現出優異的自修復能力，機械性能和熱穩定性，非常適合運用于高溫下的分子篩選。

圖1（a）金屬陽離子-聚苯并咪唑絡合的超分子聚合物網絡示意圖;（b）調控膜中鹽含量; 含（c）鈀離子和（d）鎳離子的超分子聚合物網絡SEM截面圖和原位EDS圖。

圖2 超分子聚合物網絡的理化特性

圖3 超分子聚合物網絡優異的H₂/CO₂分離性能

  該工作發表在Macromolecules期刊上，標題為“Supramolecular polymer networks of ion-coordinated polybenzimidazole with simultaneously improved H₂ permeability and H₂/CO₂ selectivity”。文章的共同第一作者是胡磊青博士，通訊作者是美國紐約州立大學布法羅分校林海青教授，合作方包括科羅拉多大學丁遺福教授團隊。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.2c01033