研究人员发明了一种可以过滤二氧化碳的玻璃

从气体混合物中分离二氧化碳分子需要具有极细孔的材料。耶拿弗里德里希席勒大学的研究人员与莱比锡大学和维也纳大学合作，现在找到了一种新方法来做到这一点。

他们将结晶金属有机骨架化合物转化为玻璃。在此过程中，他们设法将材料的孔径减小到某些气体分子无法渗透的程度。他们在《自然材料》杂志上报告了他们的发现。

压缩金属有机框架

“实际上，这些类玻璃材料以前被认为是无孔的，”领导这项工作的耶拿大学奥托肖特研究所的 Alexander Knebel 博士解释道。“起始材料，即晶体骨架化合物，具有非常清晰的孔隙和很大的内表面积。因此，它们也被研究作为储存或分离气体的材料。然而，这种确定的结构在熔化和压缩过程中会丢失。我们利用了这一点。”

“金属有机骨架化合物由通过刚性有机分子连接在一起的金属离子组成，”初级研究小组的负责人说。“在这些三维规则网格的空间中，气体分子可以轻松移动。在玻璃加工过程中，我们压缩了材料。简单地说，我们能够将孔隙压缩到所需的尺寸。”

有序无序

尽管晶体的整体结构在熔化过程中消失，但部分晶体仍保留其结构。“用技术术语来说，这意味着：在从晶体到玻璃的转变过程中，材料的长程有序会丢失，但短程有序会被保留，”克内贝尔解释道。

耶拿大学的博士生、该研究的主要作者 Oksana Smirnova 补充道：“当我们现在熔化并压缩这种材料时，多孔间隙也会发生变化。” 结果，产生了狭窄的通道，甚至是死胡同，因此，一些气体根本无法通过。

通过这种方式，该团队在材料中实现了0.27至0.32纳米的孔径，精度为百分之一纳米。“举例来说：它比人的头发细约 10,000 倍，比 DNA 双螺旋细 100 倍。利用这种孔径，我们能够将二氧化碳与乙烷分离，”Knebel 解释道。“我们在该领域的突破可能是玻璃的高质量和孔隙通道的精确可调性。而且我们的玻璃尺寸也有几厘米。”

“这项工作的一个目标是开发一种用于环境应用的玻璃膜。因为从气体中分离二氧化碳无疑是我们这个时代巨大的技术挑战之一，”克内贝尔说。“这就是为什么我也感谢……我的博士生 Oksana Smirnova 的杰出贡献，她为这项工作的成功做出了重大贡献。”