休眠和双激活策略用于构建高性能混合矩阵膜
Shuo Li1, Wei-Yao Han1, Zhao-Xu Wang1
1Beijing Key Laboratory for Green Catalysis and Separation, Department of Chemical Engineering, Beijing University of Technology, Beijing, 100124, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|November 20, 2023
概括
使用休眠和双激活策略开发了高MOF载荷的混合矩阵膜 (MMM). 这种方法提高了二氧化碳的透性和选择性,以实现高效的碳捕获应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 分离科学 分离科学
背景情况:
- 混合矩阵膜 (MMM) 通过将填充物特性与聚合物可加工性相结合,提供了节能的气体分离潜力.
- 之前的MMM开发受到了填料负载低和接口缺陷的限制,阻碍了高性能.
- 实现高填料含量和无缺陷接口对于先进的MMM应用程序至关重要.
研究的目的:
- 开发高MOF载荷MMM,以提高气体分离的性能.
- 为了克服低填料负载和MMM的界面缺陷的局限性.
- 为了提高二氧化碳透性和碳捕获应用的选择性.
主要方法:
- 在MMM制造中采用"休眠和双激活" (DDA) 策略.
- 高度的MOF前体使得分子水平的混合和均的聚合物封装成为可能.
- 双激活诱导了MOF结晶,在聚合物矩阵内形成了小的多孔纳米晶体.
主要成果:
- 实现了高MOF负载 (55%重量%),抑制了造溶液中的结晶.
- 优化MMM的二氧化碳透率为2841巴雷尔,比原始聚合物增加了五倍.
- 保持了36的CO2 / N2选择性,以及增强的抗塑化行为和稳定性.
结论:
- DDA战略成功地创造了具有显著增强气体运输特性的高性能MMM.
- 连接的MOF纳米晶体形成了准连续的质量转移通道,提高了气体的透性.
- 开发的MMM显示了对节能碳捕获的实际应用的希望.
