由内在微孔的聚合物联体构成的PolyMOF纳米粒子,用于CO2分离的可扩展复合膜
Tae Hoon Lee1,2, Byung Kwan Lee1, Seung Yeon Yoo1
1Department of Energy Engineering, Hanyang University, Seoul, 04763, Republic of Korea.
Nature communications
|December 14, 2023
概括
我们开发了新的聚合物-金属-有机框架 (polyMOF) 纳米粒子,使用本质上的微孔联体. 这些聚MOF可增强混合矩阵膜,使其具有卓越的二氧化碳分离能力,并展示了可扩展的应用.
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.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 开发先进的金属有机框架 (MOF) /聚合物混合矩阵膜 (MMM) 在合成上具有挑战性.
- 将多个修改策略集成到MOF中,以获得所需的属性仍然是困难的.
- 现有的MOF/聚合物MMM在分散和性能方面面临挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的聚合物-MOF (polyMOF) 系统,以提高膜性能.
- 为高效的分子选创建内在微孔的聚MOF纳米粒子.
- 为了证明聚MOF/聚合物MMM在二氧化碳分离中的可扩展性.
主要方法:
- 合成的polyMOF纳米粒子使用具有内在微孔性 (cPIM-1) 连接体和金属协调的碳酸聚合物.
- 使用合成的纳米粒子制造的聚MOF/PIM-1 MMM.
- 描述了多MOF系统和MMM的物理化学和运输特性.
- 通过生产大面积薄膜纳米复合材料 (TFN) 膜来证明可扩展性.
主要成果:
- 获得了大约100nm大小的聚MOF纳米粒子,具有增强的超微透性.
- 在MMM制备的造溶液中观察到聚MOF的改善分散性.
- 聚MOF/PIM-1 MMM表现出卓越的二氧化碳分离性能,超过了CO2/N2和CO2/CH4.4的上限.
- 成功地将材料缩放成大面积 (400厘米) 的TFN膜.
结论:
- 开发的polyMOF系统为创建高性能MOF/聚合物MMM提供了一个有前途的方法.
- 将协调化学与内在微孔聚合物集成,提高了膜分离能力.
- 聚MOF/PIM-1 MMM显示出在气体分离中的工业应用潜力,特别是用于二氧化碳捕获.
