高透性混合矩阵膜,用于通过双缺陷工程而进行气体分离的热性伊米达酸框架-8-8
Jeongho Seong1, Ki Jin Nam1, Heseong An1,2
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Sogang University, Seoul, 04107, Republic of Korea.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|June 11, 2024
概括
这项研究开发了用于高性能混合矩阵膜 (MMM) 的双缺陷的基胺调节的氧化伊米达酸框架-8 (DAZIF-8). 新的DAZIF-8 MOF显著提高了聚胺膜中的乙烯透性,以实现高效的气体分离.
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:
- 金属有机框架 (MOF) 的缺陷工程对于改善混合矩阵膜 (MMM) 的界面兼容性至关重要.
- 氧化伊米达酸框架-8 (ZIF-8) 是一种常见的MOF,用于膜,但其与聚合物集成往往面临挑战.
- 定制MOF属性是开发用于气体分离的先进膜的关键.
研究的目的:
- 引入一种新型的双缺陷基胺 (AA) 调节的ZIF-8 (DAZIF-8) 来创建高流量MMM.
- 增强MOF和聚合物矩阵之间的界面相互作用,以提高膜性能.
- 通过MOF的缺陷工程来实现卓越的乙烯/乙分离.
主要方法:
- 使用Zn(CH3COO) 2·2H2O:2-methylimidazole (Mim) 的特定摩尔比率合成的DAZIF-8:AA (1:1.75:5).
- 含有不同量的微胺 (TBA) 和三胺 (TEA) 作为诱导缺陷的配体.
- 制造的聚胺 (PI) /DAZIF-8混合矩阵膜 (MMM) 在60/40的重量比.
主要成果:
- 用3mol%的TBA和2mol%的TEA合成的DAZIF-8表现出高表面积 (1745 m2 g-1) 和增强的刚性.
- 双Zn-AA协调位点通过电子捐赠者-接受者相互作用改善了PI矩阵的兼容性,允许高MOF负载.
- PI/DAZIF-8 MMM显示,乙烯透率增加了759% (281巴尔勒),乙烯/乙烯选择性为2.95,超过了聚合物上限.
结论:
- 在ZIF-8中使用基胺的双缺陷工程是创建高性能MMM的有效策略.
- DAZIF-8显著提高了气体透性,同时保持了对乙烯/乙分离的良好的选择性.
- 这种方法为开发超越传统聚合物限制的先进膜提供了有希望的途径.
