Illustrazione schematica dell'assieme SAM. Credito:DICP
Membrane classiche di setacci molecolari, con microparticelle 3-D e nanosheet 2-D come elementi costitutivi primari, sono promettenti nella separazione chimica.
La separazione all'interno di tali membrane si basa sul movimento molecolare e sul trasporto attraverso i loro nanopori intrinseci o artificiali. Poiché le connessioni deboli per natura tra i "mattoni" vicini di solito provocano lacune intercristalline nelle membrane, la selettività prevalente per le membrane a setacci molecolari classici è moderata.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal prof. Yang Weishen e dal dott. Ban Yujie del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha proposto membrane a setaccio molecolare a dimensione zero che potrebbero migliorare la selettività di separazione dell'idrogeno (H 2 ) e anidride carbonica (CO 2 ).
Lo studio è stato pubblicato su Angewandte Chemie Edizione Internazionale il 16 luglio.
"molecole a dimensione zero, come elementi costitutivi primari nella membrana proposta, hanno il potenziale per eliminare assolutamente le lacune intercristalline nelle membrane, " ha detto il dottor Ban.
I ricercatori hanno fabbricato la membrana del setaccio molecolare a dimensione zero assemblando ordinatamente molecole di 2-metilimidazolo (mim) zero dimensionali in membrane a matrice di supramolecole (SAM) senza precedenti attraverso l'elaborazione del vapore senza solventi su una struttura metallo-organica.
Nei SAM, i "mattoni a dimensione zero" insieme alle interazioni supramolecole hanno portato all'assenza delle lacune intercristalline, che garantiva un efficace trasferimento di massa attraverso spazi intermolecolari invece di una perdita indesiderata attraverso gap non selettivi.
In contrasto con il trasporto classico attraverso i nanopori delle membrane, il trasporto selettivo attraverso la spaziatura intermolecolare di mim (~0,30 nm) è stato realizzato all'interno di SAM, ottenendo una vagliatura estremamente precisa di H 2 da CO 2 . l'H 2 /CO 2 la selettività era di un ordine di grandezza superiore alla selettività delle membrane classiche all'avanguardia.
"Il nostro studio apre le porte alla creazione di una varietà di SAM per distinguere le sottili differenze di dimensione/forma di una coppia di molecole di gas, " ha detto il prof. Yang. "In futuro, adatteremo la spaziatura intermolecolare, controllare il processo di assemblaggio, e consentire un'ampia gamma di applicazioni di SAM a processi di separazione chimica ad alta efficienza energetica."
