ガス分離のための縮小された開口を持つイオン共性有機ナノシートで組み立てられた超薄の二次元膜
Yunpan Ying1, Minman Tong2, Shoucong Ning3
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, National University of Singapore, 4 Engineering Drive 4, Singapore 117585, Singapore.
Journal of the American Chemical Society
|February 15, 2020
まとめ
イオン共性有機ナノシートからの超薄膜は,効率的なガス分離を可能にします. これらの新材料は水素浄化などの用途で 従来の多孔性の材料の限界を克服しています
科学分野:
- 材料科学
- 化学工学
- ナノテクノロジー
背景:
- 協和有機フレームワーク (COF) は調節可能な多孔性と安定性を提供しますが,精密なガス分離にはしばしば多孔が大きすぎます.
- 既存のCOF膜は,効率的な分子シートのために必要な毛穴サイズを達成する上で課題に直面しています.
研究 の 目的:
- 先進的なガス分離のためのイオン共性有機ナノシート (iCONs) から超薄の2D膜を設計する.
- 分子シート用の従来のCOF材料の毛穴サイズ制限を克服する.
主な方法:
- 反対に充電されたiCONのレイヤー・バイ・レイヤー (LbL) アセンブリを使用して膜の製造.
- 密度が高く,欠陥のない膜構造を作り出すために, 段階的なパッキングと静電相互作用を使用します.
- ガス分離のための膜性能の特徴付け,浸透性と選択性を含む.
主要な成果:
- 超薄 (41 nm) のハイブリッド膜を開発し,開口サイズを小さくし,スタッキングを最適化しました.
- 423 Kで高いH2浸透 (2566 GPU) とH2/CO2選択性 (22.6) を達成した.
- H2/CO2分離のロブソン上限を超えて,長期的な水熱安定性を証明した.
結論:
- iCONのLbLアセンブリは,高性能ガス分離膜を作成するための実行可能な戦略を提供します.
- このアプローチは,2Dの多孔ポリマーとCOF膜の孔工学の新しい経路を提供します.
- 開発された膜は,効率的な水素浄化やその他の困難なガス分離のための有望な候補である.
