來源：中國合成樹脂網 2022-03-17 13:37:09
3月14日，從中國科學院大連化學物理研究所傳出消息，該所楊維慎研究員、彭媛副研究員團隊開發(fā)出一種新型有機框架(MOFs)材料，實現(xiàn)了氫氣和二氧化碳的高精度分離。
面對能源緊缺和溫室效應等嚴峻問題，尤其在我國“雙碳”目標下，發(fā)展低能耗、低碳排放量的膜分離技術，在氫氣制備與純化、二氧化碳捕獲等重要工業(yè)氣體分離等領域備受關注。
研究團隊通過設計一種簡便的原位生長結合限域界面聚合制備的新策略，提出了軟—固態(tài)型無缺陷金屬—有機框架(MOFs)復合分離膜新概念，實現(xiàn)了尺寸差異極小的氫氣和二氧化碳高精度分離。該新型MOFs材料性能遠超迄今為止報道過的所有MOFs基分離膜，為創(chuàng)制具有工業(yè)應用前景的MOFs基膜開辟了一條全新道路。
新型MOFs膜是怎么制備的呢?彭媛介紹，他們首先在商業(yè)化廉價柔性多孔有機載體上，生長出微米尺寸、準垂直態(tài)、離散型的層狀Zn?(Bim)?固體MOF晶粒，通過充分暴露Zn?(Bim)?晶粒層間的二維直通分子篩孔道，以實現(xiàn)氣體傳質。
隨后，研究團隊通過限域界面聚合操作，構建了軟性聚酰胺—固態(tài)Zn?(Bim)?相連的模塊化網絡結構。該具有納米厚度和高度交聯(lián)的聚酰胺網絡，可緊密連接于相鄰Zn2(Bim)?晶粒側面，形成了晶間非選擇性缺陷全覆蓋同時保障Zn?(Bim)?層間直通孔道全開放。
上述無缺陷分離膜在氣體分離應用中具有獨特優(yōu)勢。結果表明，準垂直態(tài)Zn?(Bim)4晶粒層間二維直通孔道為氣體主要傳質通道，從而獲得超高的氫氣和二氧化碳篩分精度，分離選擇性比已報道的其他MOFs基分離膜提升了一至兩個數(shù)量級。
該工作充分發(fā)揮了MOFs材料高分子篩分能力、聚合物極佳柔性、載體廉價易得、制備策略簡便易放大等多重優(yōu)勢，為創(chuàng)制具有工業(yè)應用前景的MOFs基膜開辟了一條全新道路。彭媛表示，該團隊將憑借模塊化功能設計策略，進一步定制特異性分離膜用于指定分離體系的精準識別、分離與純化。
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