近日，课题组与加拿大阿尔伯塔大学曾宏波院士团队在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）合作发表重要研究成果，通过在固体吸附剂表面构建“离子疏水门控”（IHG），成功实现潮湿烟气中直接获取高纯度CO2，为工业碳减排提供了可行方案。博士研究生孙德贇、陈尚清老师为论文共同第一作者，史利娟教授、加拿大阿尔伯塔大学曾宏波院士、易群教授为论文共同通讯作者。
图1. 离子疏水门控设计示意图
该研究通过在金属有机框架材料（MOFs）表面组装疏水性离子液体和富氟对苯二甲醛，构建了兼具H2O渗透屏障和CO2选择性传输通道的双功能壳层，同时保持MOFs内核的晶体结构和孔道完整性。在模拟工业烟道气的吸附分离测试中，该材料表现出卓越性能：CO2/N2选择性高达1780（15/85，v/v），可从高湿烟气（RH=80%）中直接获取纯度99.999%的CO2。该设计巧妙解决了吸附材料“疏水性”与“CO2选择性”难以兼得的行业痛点，实现了从高湿度烟道气中一步分离超高纯度CO2的突破性进展。此外，该策略展现出良好的通用性与循环稳定性，为潮湿工况下的低能耗、高效率碳捕集提供了新思路。
图2. MOF@IHG潮湿烟气分离CO2性能图
图3. 原位DRIFTS谱和吸附能计算
图4. 离子疏水门控潮湿烟气选择性分离CO2机理
