Illustrazione di una membrana nanosheet COF CO2-selettiva superiore per la separazione CO2/H2 ad alte prestazioni. Credito:Peng Yuan
Un gruppo di ricerca guidato dal prof. Yang Weishen e dal dott. Peng Yuan del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha sviluppato una nuova strategia per fabbricare CO monofase 2 -membrane nanosheet di strutture organiche covalenti selettive (COF) caratterizzate sia da CO . elevato 2 /H 2 fattori di separazione e CO . elevata 2 permeanza.
Questo studio è stato pubblicato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale il 20 luglio.
COF bidimensionali (2D), una classe di scheletri organici cristallini che possiedono pori unidimensionali permanenti, stanno promettendo di servire come materiali di membrana di alta qualità in CO 2 campo di cattura. Però, le loro dimensioni intrinseche dei pori (> 0,8 nm) sono troppo grandi per fornire la capacità di setaccio molecolare desiderata per le separazioni di gas attualmente.
I ricercatori hanno esfoliato tre tipi di COF 2D, questo è, TpPa-1, TpPa-2 e TpHz, con una dimensione media delle particelle di 3 um e diverse dimensioni dei pori in nanofogli spessi 2 nm. Le cristallinità e le funzionalità intatte sono state ben mantenute dopo il trattamento di esfoliazione.
Hanno scoperto che anche il TpHz con una dimensione dei pori inerente relativamente più piccola non poteva esibire le prestazioni di separazione del gas desiderate in una forma di membrana bulk convenzionale. Con nanofogli ultrasottili serviti come unità di costruzione della membrana, hanno sviluppato nuove membrane di nanofoglio COF che mostrano microstrutture di impilamento sfalsate distintive.
"Proprio come la rete da pesca, puoi impilare irregolarmente diverse reti per catturare piccoli pesci, " ha detto il dottor Peng.
Le intriganti strutture a membrana in collaborazione con CO . inerente 2 -Le capacità di adsorbimento selettivo dei framework COF hanno dotato le membrane di nanosheet di COF con priorità di permeazione di CO di grandi dimensioni 2 molecole da CO . mista 2 /H 2 gas basato su un meccanismo di diffusione superficiale.
Tra le membrane, Le membrane nanosheet TpPa-2 con dimensione dei pori media hanno mostrato la CO . più alta 2 /H 2 fattore di separazione e CO 2 permeanza, che ha raggiunto l'obiettivo con la fattibilità commerciale per le separazioni di syngas.
I ricercatori hanno identificato che le membrane a nanofoglio di TpPa-2 mostravano pori ristretti appropriati derivati dai modelli di impilamento sfalsati, che ha permesso esattamente due colonne di CO 2 molecole di passare attraverso e massimizzato l'effetto di blocco per il passaggio di H2.
Questo studio fornisce una nuova strategia di ingegneria dei pori per la progettazione e la produzione di membrane COF ad alte prestazioni nel campo della separazione dei gas.
"Sfruttando appieno questa strategia di ingegneria dei pori, diverse categorie di COF con strutture di pori diversificate possono consentire separazioni di gas specifiche basate su membrana, " ha detto il prof. Yang.
