在CMS膜中对气体分离性能进行级联促进:具有功能组和加载贵金属的MOF
Min Deng1,2,3,4, Jing Wei1,2,3,4, Jundong Guo5
1College of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu, 610065, P. R. China.
概括
一种新的混合矩阵碳分子面膜,使用化的UiO-66,显著增强和二氧化碳的分离. 这种先进的膜具有高透性和选择性,超过了性能基准.
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:
- 碳分子 (CMS) 膜对于气体分离至关重要.
- 前体结构极大地影响CMS膜的性能.
- 混合矩阵膜 (MMMMs) 通过结合聚合物和填充剂来提供增强的性能.
研究的目的:
- 开发一种新的混合矩阵碳分子网 (MMCMS) 膜,使用化碳氧基功能化UiO-66 (Pd/UiO66-COOH) 和聚胺 (PI) 前体.
- 调查前体设计对孔径几何和气体分离性能的影响.
- 为了提高和二氧化碳的透性和选择性.
主要方法:
- 制造一种新型的MMCMS膜前体,通过化碳素功能化UiO-66 (Pd/UiO66-COOH) /聚胺 (PI) 来制造.
- 使用 -COOH 基的脱碳氧化生成微孔并热交联碳框架.
- 采用纳米颗粒用于催化石墨化和增强的H2吸附.
主要成果:
- 这种PI/Pd-UiO66-COOH-5-550 MMCMS膜实现了高的H2透性 (9134.6屏障) 和CO2透性 (4033.4屏障).
- 观察到异常的H2/CH4选择性 (118.5) 和CO2/CH4选择性 (52.3),超过了罗伯森的上限.
- 膜表现出极好的抗衰老能力,在21天后保持超过90%的初始透性.
结论:
- 使用Pd/UiO66-COOH的MMCMS前体的合理设计显著改善了孔隙结构和气体分离性能.
- 脱碳氧化和催化协同增强微孔性,碳框架稳定性和分子选效应.
- 开发的MMCMS膜为高效和稳定的和二氧化碳分离提供了一个有前途的解决方案.


