碳分子膜来源于基于螺旋的微孔聚合物,用于气体分离

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.
• 膜技术 膜技术 膜技术

背景情况:

• 碳分子膜 (CMSMs) 由于其稳定性,对气体分离至关重要.
• 聚合物前体结构对CMSM性能产生了重大影响.
• 控制毛孔大小和分布是提高分离效率的关键.

研究的目的:

• 开发具有卓越气体分离性能的CMSM.
• 调查基于螺旋化的聚胺前体在膜性质中的作用.
• 为了将前体结构与膜形态和分离能力相关联.

主要方法:

• 合成基于螺旋化的聚胺前体.
• 通过聚胺前体的热解来制造CMSM.
• 膜结构,毛孔大小和分布的表征.
• 测量纯气体的透性和选择性 (H2/CH4,He/CH4,CO2/CH4) 的测量.

主要成果:

• 螺旋基组有效地防止了热解过程中的孔隙崩,从而导致高气体透性.
• 微孔 (7-9 Å) 成功转化为超微孔 (3-7 Å),缩小了孔径分布.
• CMSM实现了H2 (5002.9巴雷尔),He (2017.2巴雷尔) 和CO2 (1900.2巴雷尔) 的高透性.
• 记录了异常的选择性:α(H2/CH4) = 1916.8,α(He/CH4) = 772.9,以及α(CO2/CH4) = 728.0.

结论:

• 基于螺旋化的聚胺前体能够制造出具有出色气体分离性能的CMSM.
• 前体的结构影响膜包装和石墨化,影响稳定性.
• 这些CMSM显示了工业气体分离应用的巨大潜力.