南京大學化學化工學院特聘研究員郭盛團隊聯合美國佐治亞理工教授Ryan P. Lively團隊開發了一類新型富氟型高性能液態烴類分離膜材料，并針對FT產物的結構多樣性的特點，通過合理規劃的膜分離方案實現了直鏈/支鏈烴，烯烴/烷烴，短鏈/長鏈烴三類液態烴類混合物的非相變膜分離過程。該研究為以FT產物為代表的可持續烴類混合物的低能耗分離過程提供了一個可行的膜技術方案。1月9日，相關成果在線發表于《科學》。
可持續烴類作為燃料與化工品的大規模使用將顛覆當前石化產品主導的資源體系，是人類社會實現可持續發展的關鍵。新型高效的膜分離技術能夠極大地降低可持續烴類分離純化的能耗與經濟成本，加速可持續烴類的大規模應用的推廣。利用綠氫、捕獲CO2、以及可再生能源為驅動的Fischer-Tropsch (FT)過程是重要的可持續烴類的生產方式。然而，從組分復雜的FT產物中分離純化高價值液態烴的成本較高，極大限制了該類產物的精細化應用。
尺寸差異小的液態烴類混合物的分離是膜分離領域中極具挑戰性的研究方向。如何設計膜材料使其兼具高分離性能與耐溶劑性能是該領域的核心要點。針對該核心問題，郭盛團隊設計與合成了一類富氟型的聚芳基胺材料（FRPAAs），通過精準控制氟含量到恰到好處的數值，使得富氟型高分子材料具備富氟材料的耐溶劑性能的同時保持了通用高分子材料的溶劑可加工性，解決了分離應用對于膜材料加工與耐溶劑性的核心要求；另一方面，與低滲透性的全氟膜材料（特氟龍）不同，FRPAA類高分子材料中具有剛性的芳基胺骨架結構，通過該結構的調節能夠精準控制膜材料的分離通量與選擇性，來滿足分離應用對于膜材料高通量與高分離選擇性的核心要求。
郭盛表示，該膜分離技術的直接引入能夠極大地減少傳統蒸餾分離過程中的能耗與碳排放，進一步說明該項技術用于液態烴類分離的重大經濟價值。
南京大學博士生任意與研究助理馬輝為本文共同第一作者，Ryan P. Lively和郭盛為本文共同通訊作者。
相關論文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp2619