氮掺杂生物炭膜

CO₂/CH₄分离优选

氮掺杂生物炭膜凭借CO₂的锚定效应与CH₄的弱吸附特性，将吸附热力学优势转化为CH₄渗透的动力学优势，实现选择性分离。

王睿坤 · Linlin, Zhao · 吴春梅 · 赵争辉 · 陈鸿伟 · 宋杨凡 · Zhuo, Liu · Xiang, Wei

Separation and Purification Technology 2026

技术优势

CO₂被优先锚定

氮掺杂位点通过强表面相互作用特异性捕获CO₂，使CH₄被排挤到孔道区域，减少竞争吸附。

CH₄扩散阻力更低

在CO₂低负载时，CH₄的扩散限制弱于CO₂，有利于提高本征选择性。

热力学优势转化为动力学优势

构型熵分析表明，N-掺杂生物炭能将CO₂的吸附优势转化为CH₄渗透的选择性，为膜设计提供理论指导。

应用场景

• 生物气提纯：直接分离沼气中的CO₂，提升CH₄纯度。
• 气体分离膜组件：作为膜组件的活性层，高效分离CO₂/CH₄混合气。
• 生物炭功能化：利用氮掺杂调控孔道亲和性，实现目标气体选择性吸附。
• 碳捕集：捕获烟气或沼气中的CO₂，降低碳排。