离子交联MOF-聚合物混合矩阵膜用于抑制界面缺陷和塑化行为
Jin Hui Jo1, Ki Jung Kim1, Eun Ji An2
1Department of Polymer Engineering, Graduate School, Chonnam National University, 77 Yongbong-ro, Buk-gu, Gwangju 61186, Republic of Korea.
ACS applied materials & interfaces
|April 24, 2024
概括
金属有机框架 (MOF) 混合矩阵膜 (MMM) 与化聚合物的离子交联显著提高了气体透性和塑化阻力. 这种方法改善了分子运输和聚合物链刚性,用于先进的膜应用.
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.
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 塑化和界面缺陷阻碍了混合矩阵膜 (MMM) 的性能.
- 金属有机框架 (MOF) 和聚合物是先进膜技术的关键组成部分.
- 解决这些局限性对于开发高性能分离膜至关重要.
研究的目的:
- 使用双聚合物和MOF组件合成离子交联MOFMMM.
- 研究MOF加载和离子交联对气体透性质的影响.
- 评估开发的MMM中对塑性化的耐药性.
主要方法:
- 化MIL-101(Cr) 纳米颗粒和化聚胺 (6FDA-DAM-Br) 的合成.
- 使用N,N'-二甲基piperazine作为交叉链接剂形成离子交叉链接的MMMs.
- 系统地调查气体透率 (H2,CO2,CH4,N2) 和塑化阻力.
主要成果:
- 离子交联40重%MOF聚合物MMM显示显著增强的H2 (1640屏障) 和CO2 (1981屏障) 的透性.
- 对H2/CH4,H2/N2,CO2/CH4和CO2/N2的选择性略有下降,但仍然很高 (16.9-20.5).
- 透度是纯聚胺膜的2-3倍,并且对塑化性能有很大改善.
结论:
- 离子交联有效地减轻了MOF MMM中的塑化和接口缺陷.
- 开发的MMM显示出优越的气体运输特性和增强的稳定性.
- 这一战略为高性能气体分离膜提供了一个有前途的途径.
