实现碳中和：新合成方法产生用于碳捕获和封存的优质膜
作为实现净零排放目标努力的一部分，世界各地的研究人员正在探索去除大气二氧化碳 (CO 2 ) 和工业排放中的 CO 2 的方法。一种有效的方法是碳捕获和封存 (CCS)。
在 CCS 中，膜将 CO 2与混合物中的其他气体分离。膜的物理特性，例如其孔隙率，是工艺效率的关键。因此，改进 CCS 技术的努力一直集中在改进分离膜上。最近，一种特殊的膜 Si-CHA 作为从甲烷 (CH 4 ) 中分离 CO 2 的一种很有前景的选择而受到关注，甲烷 (CH 4 ) 是另一种温室气体，也可用作各种行业的能源。Si-CHA 是一种主要由八元硅 (Si) 环组成的晶体，可产生直径为 0.38 nm 的孔。这非常适合让 CO 2分子 (0.33 nm) 通过，同时阻止 CH 4 分子（0.38 nm）和其他较大的分子。
合成具有均匀孔隙率的 Si-CHA 膜的最常用方法是在涂覆在基材上的主要母体层上生长晶体的第二层。母层和基材的组成决定了所得膜的有效性。不幸的是，目前没有方法可以合成足够有效的工业用膜（在孔隙率、可扩展性和高温稳定性方面）。
现在，在Membranes 上发表的一项新研究中，来自日本的科学家开发了一种合成纯 Si-CHA 膜的新方法，显示出比使用现有方法开发的 Si-CHA 膜更高的 CO 2分离性能。这可能是克服其在工业中广泛使用的障碍的第一步。
通过在各种合成条件下的实验，科学家们优化了母体凝胶和底物的组成，以获得对CO 2 /CH 4气体混合物具有最高CO 2分离性能的膜。他们还比较了他们的膜与在氧化铝基板上生产的 Si-CHA 膜的性能。
他们发现，对于母体凝胶中 4.2 的水与二氧化硅比，母体凝胶的粘度（流动性）恰到好处，并且形成了最光滑的膜。但就 CO 2渗透性而言，最平滑并不意味着最好。将水与二氧化硅之比为 4.6 的母凝胶涂覆在多孔二氧化硅基材上并在 150°C 下静置 8 小时，所得到的膜的渗透性是在多孔氧化铝基材上合成的类似厚度的膜的两倍。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com
此外，在氧化铝基材上开发这种类似厚度的膜所需的条件是 170°C 和 70 小时，这表明二氧化硅基材可能允许在更温和的合成条件下获得更好的结果。
这是第一项在二氧化硅基材上实现有效 Si-CHA 膜的研究，因此，虽然它提供了关键信息，但在这种合成方法本身可以用于工业之前，还有很多研究要做。但研究人员充满希望，并相信“有一天这项技术将发展到足以捕获 CO 2以维持碳中和社会并减少由全球变暖引起的天气波动。”
在 150°C 下合成时间为 8 小时，实现了最高的 CO 2渗透率。
在二氧化硅基材上生产的膜的CO 2渗透率高于在氧化铝基材上生产的类似厚度的膜的CO 2渗透率。
