Tailoring sub-3.3 Å ultramicropores in advanced carbon molecular sieve membranes for blue hydrogen production

碳化 分子筛 聚合物 化学工程 材料科学 气体分离 巴勒 选择性 高分子化学 有机化学 化学 催化作用 复合材料 扫描电子显微镜 生物化学 工程类
作者
Leiqing Hu,Vinh T. Bui,Ajay Krishnamurthy,Shouhong Fan,Wenji Guo,Sankhajit Pal,Xiaoyi Chen,Gengyi Zhang,Yifu Ding,Rajinder Singh,M. Lupión,Haiqing Lin
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:8 (10) 被引量:73
标识
DOI:10.1126/sciadv.abl8160
摘要

Carbon molecular sieve (CMS) membranes prepared by carbonization of polymers containing strongly size-sieving ultramicropores are attractive for high-temperature gas separations. However, polymers need to be carbonized at extremely high temperatures (900° to 1200°C) to achieve sub-3.3 Å ultramicroporous channels for H2/CO2 separation, which makes them brittle and impractical for industrial applications. Here, we demonstrate that polymers can be first doped with thermolabile cross-linkers before low-temperature carbonization to retain the polymer processability and achieve superior H2/CO2 separation properties. Specifically, polybenzimidazole (PBI) is cross-linked with pyrophosphoric acid (PPA) via H bonding and proton transfer before carbonization at ≤600°C. The synergistic PPA doping and subsequent carbonization of PBI increase H2 permeability from 27 to 140 Barrer and H2/CO2 selectivity from 15 to 58 at 150°C, superior to state-of-the-art polymeric materials and surpassing Robeson's upper bound. This study provides a facile and effective way to tailor subnanopore size and porosity in CMS membranes with desirable molecular sieving ability.
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
刚刚
刚刚
JerryZ发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
wewe发布了新的文献求助30
4秒前
昵称发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
hdd完成签到,获得积分10
5秒前
irisjlj发布了新的文献求助10
5秒前
有人应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
SCINEXUS应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
SCINEXUS应助科研通管家采纳,获得20
7秒前
子夜应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
sutharsons应助科研通管家采纳,获得30
7秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
SCINEXUS应助科研通管家采纳,获得20
8秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
科研通AI5应助heidi采纳,获得10
9秒前
浙江嘉兴发布了新的文献求助10
9秒前
12秒前
P4完成签到 ,获得积分10
13秒前
mimicyang发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
14秒前
搞怪白易发布了新的文献求助10
15秒前
浦肯野应助irisjlj采纳,获得10
16秒前
迟大猫应助通~采纳,获得10
18秒前
20秒前
21秒前
木槿花难开完成签到,获得积分10
22秒前
小巧念寒完成签到,获得积分10
25秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
Luis Lacasa - Sobre esto y aquello 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3528035
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108306
关于积分的说明 9288252
捐赠科研通 2805909
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540220
邀请新用户注册赠送积分活动 716950
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709851