Engineering gas separation property of metal–organic framework membranes via polymer insertion

气体分离 化学工程 渗透 热重分析 聚合物 金属有机骨架 傅里叶变换红外光谱 材料科学 化学 高分子化学 有机化学 生物化学 工程类 吸附
作者
Han-Lun Hung,Tomoya Iizuka,Xuepeng Deng,Qiang Lyu,Cheng‐Hsun Hsu,Noriyoshi Oe,Li‐Chiang Lin,Nobuhiko Hosono,Dun‐Yen Kang
出处
期刊:Separation and Purification Technology [Elsevier]
卷期号:310: 123115-123115 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.seppur.2023.123115
摘要

We report on a novel approach to engineering the gas permeation property of metal–organic framework (MOF) membranes via polymer infiltration. This method enables MOFs of a too large intrinsic aperture size (>0.7 nm) for membrane separation of small molecules. [Zn2(bdc)2ted]n, referred to as ZnMOF, is studied as a model system for the proof of concept. This MOF has a pore limiting diameter of 7.63 Å, which is notably larger than the kinetic diameters of the gases to be separated (2.89, 3.3, and 3.8 Å for H2, CO2, and CH4, respectively). We prepare ZnMOF membranes, followed by the insertion of polyethylene glycol (PEG) via dip coating, spin-on deposition, or drop coating. Comprehensive materials characterization is performed via a number of solid-state techniques, including nitrogen physisorption, Fourier-transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, solution-state nuclear magnetic resonance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and X-ray diffraction. The results suggest that the three deposition methods all enable the infiltration of PEG in the micropores of the ZnMOF membranes. The as-made ZnMOF membrane possesses low gas selectivity (5.19 for H2/CO2 and 3.8 for H2/CH4), owing to its large pore size. With the PEG infiltration, the ZnMOF membrane presents good selectivity of H2/CO2 (26.28) and H2/CH4 (17.6). Molecular simulations also suggest that the impregnation of PEG reduces the effective pore size of the ZnMOF structure and thus renders it a higher diffusion selectivity for gas mixtures as compared to the bare PEG or the pristine ZnMOF membranes.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
共享精神应助番茄豆丁采纳,获得40
刚刚
天雨流芳发布了新的文献求助10
1秒前
TOW发布了新的文献求助10
1秒前
Ting发布了新的文献求助100
2秒前
听谛9发布了新的文献求助10
2秒前
研究僧发布了新的文献求助10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
学术趴菜完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
Lucas应助lyss采纳,获得10
4秒前
单薄紫菜完成签到 ,获得积分10
4秒前
6秒前
LLF应助shenqian采纳,获得10
7秒前
传统的丹雪完成签到 ,获得积分10
8秒前
tracy10发布了新的文献求助30
9秒前
SciGPT应助壮观百招采纳,获得10
9秒前
zjh发布了新的文献求助10
11秒前
搜集达人应助jll采纳,获得10
12秒前
14秒前
15秒前
lee123完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
wzw发布了新的文献求助10
17秒前
灵巧的新烟完成签到,获得积分10
17秒前
灵巧鑫发布了新的文献求助20
18秒前
18秒前
18秒前
18秒前
Hilda007应助yunlei采纳,获得20
18秒前
帕金森完成签到,获得积分10
19秒前
qq发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
王同学发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
读个屁发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
小北发布了新的文献求助10
21秒前
一花一叶一春木完成签到,获得积分20
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5770841
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5587884
关于积分的说明 15425568
捐赠科研通 4904243
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2638612
邀请新用户注册赠送积分活动 1586491
关于科研通互助平台的介绍 1541597