近日，杨江峰教授课题组在化学工程领域国际权威期刊《AIChE Journal》上发表研究论文，报道了一种本征疏水的萘基多孔有机聚合物（PNs），可在潮湿条件下高效分离CH4/N2，为含水低浓度煤层气提质利用提供了新思路。论文通讯作者为杨江峰教授和王玉高教授，第一作者为2024级硕士研究生王洁斌。
在煤层气富集利用中，水分不仅影响吸附剂寿命，还增加分离成本，严重制约CH4高效富集。传统吸附剂通常需后修饰实现疏水化，成本高且工艺复杂。多孔有机聚合物因其结构可设计性、稳定性良好等优势被应用于气体吸附分离领域，但研究多集中于CO2的捕集和低碳烃的分离，在CH4/N2分离方面研究较少。团队以萘为单体、二氯甲烷为交联剂，通过一步Friedel-Crafts烷基化反应，制备出PNs系列材料。反应条件温和（常压，60 ℃），材料成本低廉，仅改变催化剂AlCl3用量即可将微孔尺寸在0.58 nm ~ 0.78 nm范围内精准调控。聚合物骨架富含芳香环和亚甲基桥，赋予材料本征疏水性，水接触角>120°，水蒸气吸附极低。性能测试表明，优化样品PN-1在298 K、1 bar下CH4/N2体积吸附比达4.29，IAST选择性为5.85。更为重要的是，穿透实验显示PN-1在40%和75%相对湿度下对CH4/N2分离效果与干态状态下几乎无差异，且在75%湿度下循环25次性能依然保持稳定。
该工作展示了一种无需疏水后修饰、孔结构可控且可用于低浓度煤层气中CH4富集的多孔有机聚合物吸附剂，在含湿低浓度煤层气回收领域具有显著应用前景。论文链接：https://doi.org/10.1002/aic.70615
