Neue flexible Soft-Solid-MOF-Kompositmembran verbessert H2/CO2-Trennung
Die auf Molekularsiebmembranen basierende Trenntechnologie, die sich durch einen niedrigen Energieverbrauch und einen geringen Kohlenstoff-Fußabdruck auszeichnet, hat in der Gastrennung viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Eine silberne Kugel für die Membraninnovation - flexible, defektfreie Kompositmembran stellt einen neuen Rekord für MOF-Membranserien bei der H2/CO2-Trennung auf.
DICP
Metallorganische Gerüste (MOFs) sind aufgrund ihrer vielfältigen Strukturen, hohen Porosität und maßgeschneiderten Funktionalitäten vielversprechend für Gastrennmembranen. Die Herstellung von defektfreien MOF-Membranen ist jedoch nach wie vor eine Herausforderung.
Kürzlich hat eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. YANG Weishen und Dr. PENG Yuan vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) eine flexible, weich-feste MOF-Verbundmembran auf einem handelsüblichen Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Substrat hergestellt.
Innerhalb der Membranstruktur sorgten die auf dem PVDF-Substrat gezüchteten, quasi vertikal ausgerichteten, festen Zn2(Benzimidazolat)4-Teilchen für den überwiegenden molekularsiebenden Gaseintritt, während das weiche Polyamid die Defekte, die die MOF-Teilchen umschließen, eliminierte, was zu einer besseren Leistung bei der H2/CO2-Trennung führte.
Diese robuste, defektfreie Kompositmembran zeigte eine hervorragende Anti-Quellfähigkeit in kondensierbarem Ausgangsmaterial. Sie zeigte eine hervorragende Trenngenauigkeit bei großen C2H6- und C3H8-Ausschlüssen.
Darüber hinaus stellten die Forscher die Zn2(Bim)4-Verbundmembran mit ultrahoher MOF-Beladung und ausgezeichneter Flexibilität her. Nach dem 50-maligen aufeinanderfolgenden Falten und Entfalten der Membran um 90° oder dem Einrollen in ein Rohr mit einem Durchmesser von 3 mm (der größten Biegekrümmung, die MOF-Membranen aushalten können) blieb die Trennleistung der Membran exakt gleich.
Es wurden auch Soft-Solid Zero Insertion Force (ZIF)-67 und ZIF-8 Verbundmembranen hergestellt. Die Vorteile der Defekteliminierung wurden genutzt, um die intrinsischen Molekularsiebkapazitäten der MOF-Teilchen voll zur Geltung zu bringen.
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