膜材料作为分离单元具有高能量效率，操作简便，环境友好等一系列其他分离手段不可比拟的优势，且能够实现复杂混合气体的高效分离，因此成为了众多研究者关注的方向之一。在众多的膜材料中，聚合物因其良好的加工性能和机械稳定性占据了市场的主导地位，然而，在传统的聚合物膜材料中，气体渗透性和气体选择性作为两项重要的衡量标准容易“顾此失彼”，制约了聚合物膜的进一步高效发展与应用。为了解决这一问题，研究者通过设计和合成热重排聚合物、固有微孔的聚合物、多孔有机骨架（如共价有机骨架、共价三嗪骨架、多孔芳香骨架等）作为活性材料，以期提高气体分离的性能。

多孔有机骨架（POFs）膜的孔径相对较大，并且目前制备连续无缺陷膜的技术依然不成熟，致使POF基膜材料的气体分离性能大打折扣。针对大孔的问题，研究人员开发了多孔苯并咪唑基聚合物（BILPs），这类POFs的孔径相对狭小，不仅更易于吸收二氧化碳，而且热和化学稳定性也非常好。但是BILPs不溶于大多数溶剂，使得制备BILPs基薄膜变得极具挑战性。

近日，荷兰代尔夫特理工大学的Jorge Gascon课题组利用室温界面聚合（IP）的方法成功制备了无缺陷的BILPs薄膜（BILP-101x），并且这一薄膜在氢气/二氧化碳（H₂/CO₂）分离方面表现出优异的性能。相关研究成果以“Facile manufacture of porous organic framework membranes for precombustion CO₂ capture”为题发表在Science Advances期刊上（Sci. Adv., 2018, DOI: 10.1126/sciadv.aau1698）。

图1. 在Al₂O₃基底上制备得到的BILPs-101x膜的结构及其表征

图2. BILPs-101x膜的光谱表征及气体吸附情况测试

本文通过界面合成法在Al₂O₃基底上制备得到厚度约为470 nm的BILPs-101x膜材料，该种材料能够实现气体的选择性分离。通过在不同温度和不同气压条件下进行测试，证实该聚合物膜在423 K条件下，具有高达40的H₂/CO₂选择性，同时具有耐高压性能和良好的长期稳定性（在水蒸气条件下稳定800 h以上）。BILP-101x薄膜的简易制备方法及其体现的丰富化学性为薄膜材料在气体分离领域的应用提供了新的机遇和可能。