通过缩小气体分离孔径的离子共价有机纳米板组装的超薄二维膜
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
概括
来自离子共价有机纳米板的超薄膜可以有效地分离气体. 这些新材料克服了净化等应用的传统多孔材料的局限性.
科学领域:
- 材料科学
- 化学工程
- 纳米技术
背景情况:
- 共价有机框架 (COF) 提供可调节的孔隙性和稳定性,但通常孔隙太大,无法精确地分离气体.
- 现有的COF膜在实现有效分子选所需的孔径方面面临挑战.
研究的目的:
- 从离子共价有机纳米板 (iCON) 设计超薄的二维膜,用于先进的气体分离.
- 克服用于分子选的传统COF材料的孔径限制.
主要方法:
- 使用相反充电iCONs的层层组装 (LbL) 制造膜.
- 使用分层包装和静电相互作用来创建密集,无缺陷的膜结构.
- 用于气体分离的膜性能,包括透率和选择性.
主要成果:
- 开发了超薄 (41nm) 混合膜,其光圈尺寸缩小,并优化了堆叠.
- 在 423 K 达到高 H2 透度 (2566 GPU) 和 H2/CO2 选择性 (22.6).
- 证明了长期的热水稳定性,超过了H2/CO2分离的罗伯森上限.
结论:
- 这种LbL组合的ICON为创建高性能气体分离膜提供了可行的策略.
- 这种方法为2D多孔聚合物和COF膜的孔隙工程提供了新的途径.
- 开发的膜是高效净化和其他具有挑战性的气体分离的有希望的候选者.
