Enfasede kovalente organiske rammemembraner gør CO2-selektiv separation mulig
Illustration af overlegen CO2-selektiv COF nanosheet membran til højtydende CO2/H2 separation. Kredit:Peng Yuan
En forskningsgruppe ledet af prof. Yang Weishen og Dr. Peng Yuan fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) udviklede en ny strategi til fremstilling af enfaset CO 2 -selektive kovalente organiske rammer (COF'er) nanosheetmembraner med både højt CO 2 /H 2 adskillelsesfaktorer og højt CO 2 gennemtrængelighed.
Denne undersøgelse blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition den 20. juli.
To-dimensionelle (2D) COF'er, en klasse af krystallinske organiske skeletter med permanente endimensionelle porer, er lovende at tjene som membraner af høj kvalitet i CO 2 indfangningsfelt. Imidlertid, deres iboende porestørrelser (> 0,8 nm) er for store til at tilvejebringe ønsket molekylær si kapacitet til gasseparationer i øjeblikket.
Forskerne eksfolierede tre slags 2D COF'er, det er, TpPa-1, TpPa-2 og TpHz, med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 3 um og forskellige porestørrelser i 2 nm-tykke nanosheets. Intakte krystalliniteter og funktionaliteter blev godt bevaret efter eksfolieringsbehandling.
De fandt ud af, at selv TpHz med relativt mindste iboende porestørrelse ikke kunne udvise ønsket gasseparationsydelse i en form for konventionel bulkmembran. Med ultratynde nanosheets fungeret som membranbygningsenheder, de udviklede nye COF-nanosheetmembraner med særprægede forskudte stablede mikrostrukturer.
"Ligesom fiskenettet, du kan uregelmæssigt bunke flere net op for at fange små fisk, "sagde Dr. Peng.
De spændende membranstrukturer i samarbejde med iboende CO 2 -selektiv adsorptionskapacitet af COF -rammer gav COF -nanosheetmembraner permeationsprioritet for store CO 2 molekyler fra blandet CO 2 /H 2 gas baseret på en overfladediffusionsmekanisme.
Blandt membranerne, TpPa-2 nanosheet-membraner med medium porestørrelse viste det højeste CO 2 /H 2 separationsfaktor og CO 2 gennemtrængelighed, som nåede målet med kommerciel gennemførlighed for syngasadskillelser.
Forskerne identificerede, at TpPa-2 nanosheet-membranerne udviste ordentlige indsnævrede porer, der stammer fra de forskudte stablingsmønstre, hvilket tillod præcis to kolonner CO 2 molekyler til at passere igennem og maksimere den blokerende effekt for H2 -passage.
Denne undersøgelse giver en ny poreteknisk strategi til design og fremstilling af højtydende COF-membraner i gasseparationsområde.
"Udnytter fuldt ud denne poretekniske strategi, forskellige kategorier af COF'er med diversificerede porestrukturer kan muliggøre specificerede membranbaserede gasseparationer, "sagde prof. Yang.
Varme artikler
-
Karakterisering af strukturen af et medlem af L-Aminosyre Transporter (LAT) familienBasC transporterens opbygning. Kredit:Manuel Paladín, IRB Barcelona Hos mennesker, der er mere end 50 typer aminosyretransportører, som er ansvarlige for den cellulære optagelse af aminosyrer og f -
Stort skridt i at producere kulstofneutralt brændstof:sølvdiphosphidKredit:CC0 Public Domain En ny kemisk proces beskrevet i tidsskriftet Naturkommunikation gør i laboratoriet, hvad træer gør i naturen - det omdanner kuldioxid til brugbare kemikalier eller brænd -
Hydrofobe molekylers rolle i katalytiske reaktionerKredit:CC0 Public Domain Elektrokemiske processer kan bruges til at omdanne CO 2 til nyttige udgangsmaterialer til industrien. For at optimere processerne, kemikere forsøger i detaljer at beregn -
Ny polymer kan øge ydeevnen af organiske og perovskit-solcellerVariation på forsiden af Macromolecular Chemistry and Physics-udgaven med undersøgelsen rapporteret i denne historie, begge kunstværker af undersøgelsens første forfatter. Kredit:Marina Tepliakova/S