二氧化碳是导致全球气候变化的主要温室气体之一。近年来，不少研究者通过有效的膜分离技术设计了烟气中的CO2去除方法。其中，具有良好的热稳定性和化学稳定性的微孔有机硅膜在通过聚合物制备方法进行气体分离中具有较大的应用价值。作为典型的桥接有机硅膜，1,2-双 (三乙氧基甲硅烷基) 乙烷（BTESE) 衍生的膜在水蒸汽中显示出长期稳定性，并且在气体分离中H2或CO2的渗透率为10−5–10−8mol/(m2 s Pa)，是工业应用中潜在的膜材料。
众所周知，胺基可有效促进二氧化碳的运输。为了增加用于CO2分离的胺基的含量，在BTESE中添加了大量的POSS，但是这可能会过度占据BTESE的孔体积，从而导致较低的CO2渗透率和相关的选择性。为了增加胺含量但减少POSS含量，本文使用溶胶-凝胶法，将多个含胺的POSS颗粒掺入BTESE衍生的疏松网络中，制备混合基质有机硅膜BTESE-PNEN。作为比较，使用具有-PrNH2基团且与硅氧烷连接的APTES的非POSS添加剂来制造BTESE-APTES杂化膜。图1显示了通过两种策略在本工作中使用的BTESE-PNEN混合基质和BTESE-APTES共聚的示意图网络。测试了复合膜的气体分离性能，并将其与通过混合共聚策略制备的有机硅膜进行了比较。
本文使用溶胶-凝胶法制备了混合基质有机硅膜。与用于气体分离的BTESE-PNEN膜相比，使用了APTES的非POSS添加剂制备的BTESE-APTES膜与APTES具有相似的侧基–PrNH2基团。实验中，APTES与BTESE的摩尔比保持在0.2，其他过程与BTESE-PNEN相同。分别在200、100至40°C下测试BTESE-APTES-0.2膜的气体渗透性，图2 (a) 显示了其与温度变化的相关渗透率和渗透选择性，而图2 (b) 则显示了在200°C温度下测试的BTESE-PNEN-0.2和0.02的气体渗透率的差异。随着渗透温度的升高，所有气体均显示出BTESE-APTES-0.2膜的渗透性降低，表明气体通过该膜的活化扩散现象。与其他气体相比，He和H2气体的渗透率高于BTESE-PNEN-0.2和0.02，导致H2/N2和H2/CH4的选择性渗透率更高。低温下H2/CO2的选择性渗透率降低也揭示了BTESE-APTES-0.2膜上的CO2吸附作用。
同时，为了预测CO2/N2的分离性能，本文还使用Ep(N2) 和Ep(CO2)-Ep(N2) 分离扩散率和吸附能，分析CO2渗透性和CO2/N2选择性的特性，还通过共聚途径与BTESE相关的含胺杂化有机硅膜进行了比较，如图3所示。其中, (BTESE，BTESE-BTPP (50%), BTESE-POSS (10-66.7%), BTESE-PNEN (2，20%), BTESE-APTES [本工作]，* BTESE- APTES (25%), ** BTESA-APTES (10); BTPP：4,6-双 (3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙氧基)-1,3-嘧啶；APTES：3-氨丙基三乙氧基硅烷；POSS：八-苯甲酰胺基-POSS。
