2026年7月6日，本团队在Separation and Purification Technology上在线发表了题为“Branched polybenzimidazole-based anion exchange membranes for efficient electrocatalytic CO₂ reduction”的研究成果。上述成果由西南科技大学材料与化学学院、环境友好能源材料国家重点实验室、生物质材料教育部工程研究中心等单位合作完成。

电催化二氧化碳还原（ECR）被视为将CO₂转化为高附加值化学品的关键技术，而阴离子交换膜作为ECR系统的核心部件，直接影响反应效率与运行稳定性。本研究基于本征化学稳定性优异的聚苯并咪唑（PBI），通过引入1,3,5-三(4-羧基苯氧基)苯作为支化结构单元，设计并合成了一系列用于ECR的支化聚苯并咪唑（OPBI-Z-x）膜。该设计思路包含了以下考虑：1、支化结构的引入可有效调节聚合物分子链的空间排列和聚集态结构；2、形成亲水/疏水微相分离结构，旨在构建更连续、高效的离子传输通道。研究结果表明，OPBI-Z-10膜具有优异的氢氧根传导率，在80 °C下达到120.74 mS cm⁻¹。在ECR测试中，采用OPBI-Z-10膜的膜电极反应器在120 mA cm⁻²电流密度下实现了92.41%的CO法拉第效率，高于使用商业FAA-3-PK-130膜的86.17%。在4.0 V下，使用OPBI-Z-10膜的膜电极反应器的电流密度达到188.23 mA cm⁻²，是使用FAA-3-PK-130膜（93.55 mA cm⁻²）的2.01倍。此外，OPBI-Z-10膜在100小时恒电流运行中保持了稳定的电压和CO法拉第效率。综上所述，OPBI-Z-10膜在电催化CO₂还原领域展现出广阔的应用前景。

本工作得到了国家自然科学基金、四川省科技计划、中央引导地方发展基金、中国科学技术大学-西南科技大学对口合作发展联合基金等项目的支持。

Hongyan Yang¹, Ling Gao¹, BingYan Wu, Dantong Shen, Jinchao Li*, Liang Chen, Qin Chen, Yaping Zhang*, Branched polybenzimidazole-based anion exchange membranes for efficient electrocatalytic CO₂ reduction 408 (2026) 139243.