设计既能吸附二氧化碳又能阻挡它的膜：一个巧妙的平衡之道

气体分离在工业中能耗巨大（占全球能耗的15%），膜分离技术因高效节能成为研究热点。传统聚合物膜通过引入亲气官能团提高气体溶解度选择性以改善分离性能，但常面临选择性与渗透性的权衡问题。本研究提出一种新机制：利用聚合物对特定气体的强化学吸附来阻碍其扩散，类似催化中的萨巴蒂尔原理（即相互作用过强或过弱都会降低效率）。

研究团队以支化聚乙烯亚胺（PEI）为原料，通过六亚甲基二异氰酸酯（HMDI）原位交联制备了交联聚乙烯亚胺（XLPEIs）膜。聚胺基团与CO₂有极强亲和力，会形成“离子型”交联结构，显著阻碍CO₂扩散。实验和模拟表明，这种阻碍作用使XLPEIs膜的H₂/CO₂选择性达到前所未有的1800（独立膜），其制备的复合薄膜（TFC）膜选择性也高达1100，远超现有聚合物甚至部分无机膜。

XLPEIs还具有优异的自修复性能（受损后可恢复气体渗透性能）和加工性，能通过浸涂法规模化制备。在高温（60-90℃）、混合气体及长期稳定性测试中，膜性能表现稳定，H₂/CO₂选择性在60℃时可达190。这种通过引入强结合基团实现阻碍传输的策略，为设计高性能分离膜开辟了新途径，在氢气提纯等工业分离中具有巨大应用潜力。