用于CO，捕集的高渗透气体分离炭膜 前驱体的设计、制备及性能研究

炭膜是通过聚合物高温热解制备而成的一种新型碳基膜材料，具有发达的超细微孔结构，表现出优异的气体渗透分离性能，尤其是对于CO, 等小分子气体，其渗透分离性能突破了Robeson 上限，展现出良好的商业化应用前景．然而，炭膜的气体渗透性和选择性之间仍存在trade-off 关系，这使炭膜的应用面临挑战。因此，如何在保证炭膜选择性的基础上，尽可能提高炭膜的渗透性，成为重要的研究热点之一。

前体聚合物的结构对于发膜的结构和气体分离性能具有决定性的影响．本文设计并合成了一系列具有高刚性、高自由体积的聚酖亚胺作为炭膜前体，以此制备具有高气体渗透性的炭膜材料． 同时利用热重分析、傳里叶红外光谱、叉射线衍射和高分辨透射电子显微镜系统的考察了前体在炭化过程中的化学结构和微观结构变化，并测试了炭膜的气体渗透分离性能.结果表明，前体聚合物的自由体积越大、刚性越强，所制备的炭膜的超细微孔结构越疏松，气体分子在炭膜极微孔道中的渗透扩散阻力越低.聚酰亚胺链段中的刚性大体积基团芴基、酚酞 cardo基國和六氟异丙基能够破坏分子链的堆积，提高聚合物自由体积，因此制备得到的炭膜具有此较疏松的微观结构，表现出优异的气体渗透性和选择性．其中，羟基官能化聚酖亚胺在热解过程中发生热重排，使其自由体积进一步提高，因此所制备的炭膜表现出最高的渗透性能，Pca=24 770 Barrer,aco,/C1—29。 该结果远高于 Robeson 上限，突破了trade-off 效应，可实现对CO，有效的分离和捕集，展现出优异的商业化应用前景。

关键词：炭膜；气体分离；COs捕集；聚酰亚胺；自由体积