Molecular Simulations of MOF Membranes and Performance Predictions of MOF/Polymer Mixed Matrix Membranes for CO2/CH4 Separations

气体分离 选择性 金属有机骨架 巴勒 聚合物 材料科学 分子动力学 化学工程 化学 纳米技术 有机化学 计算化学 吸附 催化作用 工程类 复合材料 生物化学
作者
Çiğdem Altıntaş,Seda Keskın
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:7 (2): 2739-2750 被引量:104
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.8b05832
摘要

Efficient separation of CO2 from CO2/CH4 mixtures using membranes has economic, environmental and industrial importance. Membrane technologies are currently dominated by polymers due to their processing abilities and low manufacturing costs. However, polymeric membranes suffer from either low gas permeabilities or low selectivities. Metal organic frameworks (MOFs) are suggested as potential membrane candidates that offer both high selectivity and permeability for CO2/CH4 separation. Experimental testing of every single synthesized MOF material as membranes is not practical due to the availability of thousands of different MOF materials. A multilevel, high-throughput computational screening methodology was used to examine the MOF database for membrane-based CO2/CH4 separation. MOF membranes offering the best combination of CO2 permeability (>106 Barrer) and CO2/CH4 selectivity (>80) were identified by combining grand canonical Monte Carlo and molecular dynamics simulations. Results revealed that the best MOF membranes are located above the Robeson's upper bound indicating that they outperform polymeric membranes for CO2/CH4 separation. The impact of framework flexibility on the membrane properties of the selected top MOFs was studied by comparing the results of rigid and flexible molecular simulations. Relations between structures and performances of MOFs were also investigated to provide atomic-level insights into the design of novel MOFs which will be useful for CO2/CH4 separation processes. We also predicted permeabilities and selectivities of the mixed matrix membranes (MMM) in which the best MOF candidates are incorporated as filler particles into polymers and found that MOF-based MMMs have significantly higher CO2 permeabilities and moderately higher selectivities than pure polymers.
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
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
Fiang完成签到,获得积分20
1秒前
Song完成签到 ,获得积分10
3秒前
饼饼完成签到,获得积分10
5秒前
友好的冥王星完成签到,获得积分10
5秒前
gudujian870928完成签到,获得积分10
7秒前
无尘完成签到 ,获得积分0
10秒前
无语的煎蛋完成签到 ,获得积分10
10秒前
真的苦逼完成签到,获得积分10
10秒前
haha完成签到,获得积分10
10秒前
枫糖叶落完成签到,获得积分10
14秒前
dingyang41完成签到,获得积分10
15秒前
优雅的化蛹完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
飘逸的灵波完成签到 ,获得积分10
15秒前
1轻微完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
狂野的筝完成签到 ,获得积分10
17秒前
gaga完成签到,获得积分10
17秒前
吱吱吱完成签到 ,获得积分10
18秒前
rice0601完成签到,获得积分10
19秒前
lililili完成签到,获得积分10
19秒前
ym完成签到,获得积分10
20秒前
Coolkid2001完成签到,获得积分10
20秒前
愉快的溪流完成签到 ,获得积分10
20秒前
ELEVEN完成签到 ,获得积分10
21秒前
hj123发布了新的文献求助10
22秒前
不想看文献完成签到 ,获得积分10
23秒前
june完成签到,获得积分10
23秒前
云帆完成签到,获得积分10
23秒前
机智冬菱完成签到 ,获得积分10
24秒前
那时年少完成签到,获得积分10
25秒前
Zoey完成签到,获得积分10
27秒前
777完成签到,获得积分10
27秒前
bajiu完成签到 ,获得积分10
27秒前
28秒前
谨慎纸飞机完成签到,获得积分10
28秒前
白夜完成签到 ,获得积分10
28秒前
虚幻绿兰完成签到,获得积分10
29秒前
糕糕完成签到 ,获得积分10
30秒前
干净冰露完成签到,获得积分10
31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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 2000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
晋绥日报合订本24册(影印本1986年)【1940年9月–1949年5月】 1000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6034756
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7746260
关于积分的说明 16206414
捐赠科研通 5181069
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2772925
邀请新用户注册赠送积分活动 1756059
关于科研通互助平台的介绍 1640893