Fast water transport and molecular sieving through ultrathin ordered conjugated-polymer-framework membranes

渗透 材料科学 堆积 聚合物 化学工程 分子动力学 碳纳米管 石墨烯 水运 纳米技术 碳纤维 共轭体系 化学 渗透 有机化学 水流 复合数 复合材料 工程类 计算化学 环境工程 生物化学
作者
Jie Shen,Yichen Cai,Chenhui Zhang,Wei Wan,Cailing Chen,Lingmei Liu,Kuiwei Yang,Yinchang Ma,Yingge Wang,Chien‐Chih Tseng,Jui‐Han Fu,Xinglong Dong,Jiaqiang Li,Xixiang Zhang,Lain‐Jong Li,Jianwen Jiang,Ingo Pinnau,Vincent Tung,Yu Han
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:21 (10): 1183-1190 被引量:60
标识
DOI:10.1038/s41563-022-01325-y
摘要

The development of membranes that block solutes while allowing rapid water transport is of great importance. The microstructure of the membrane needs to be rationally designed at the molecular level to achieve precise molecular sieving and high water flux simultaneously. We report the design and fabrication of ultrathin, ordered conjugated-polymer-framework (CPF) films with thicknesses down to 1 nm via chemical vapour deposition and their performance as separation membranes. Our CPF membranes inherently have regular rhombic sub-nanometre (10.3 × 3.7 Å) channels, unlike membranes made of carbon nanotubes or graphene, whose separation performance depends on the alignment or stacking of materials. The optimized membrane exhibited a high water/NaCl selectivity of ∼6,900 and water permeance of ∼112 mol m−2 h−1 bar−1, and salt rejection >99.5% in high-salinity mixed-ion separations driven by osmotic pressure. Molecular dynamics simulations revealed that water molecules quickly and collectively pass through the membrane by forming a continuous three-dimensional network within the hydrophobic channels. The advent of ordered CPF provides a route towards developing carbon-based membranes for precise molecular separation. Carbon nanomaterials such as graphene show intriguing molecular transport properties, but to achieve regular channels over a large area requires perfect sheet alignment. Here, a large-area two-dimensional conjugated-polymer-framework is grown with regular pore distribution, enabling 99.5% salt rejection by forward osmosis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
百里酚蓝完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
123发布了新的文献求助10
3秒前
5秒前
5秒前
5秒前
眉宇方舟完成签到,获得积分10
5秒前
平凡的七月完成签到,获得积分10
6秒前
桐桐应助落叶无悔采纳,获得10
6秒前
坦率的丹琴完成签到,获得积分20
6秒前
ads完成签到,获得积分10
7秒前
清心淡如水完成签到,获得积分10
8秒前
Yfvonne完成签到,获得积分10
9秒前
悲惨雪糕W发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
THINKG发布了新的文献求助10
11秒前
加菲丰丰应助小可爱采纳,获得20
11秒前
顺利煎蛋发布了新的文献求助20
13秒前
天天快乐应助bear熊采纳,获得10
14秒前
15秒前
半生半熟完成签到,获得积分10
15秒前
Annie发布了新的文献求助10
15秒前
boltos发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
拼搏赛君发布了新的文献求助10
16秒前
小二郎应助__采纳,获得10
17秒前
18秒前
雷豪发布了新的文献求助10
18秒前
程大海发布了新的文献求助10
19秒前
JIE完成签到,获得积分10
20秒前
aaaaa发布了新的文献求助10
20秒前
晗月完成签到,获得积分10
21秒前
丰富天思发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
23秒前
语言的浅浅完成签到,获得积分10
23秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi 400
Classics in Total Synthesis IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3149784
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2800775
关于积分的说明 7841901
捐赠科研通 2458351
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1308425
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628499
版权声明 601706