Ultrathin Two-Dimensional Membranes Assembled by Ionic Covalent Organic Nanosheets with Reduced Apertures for Gas Separation

渗透 气体分离 化学 多孔性 渗透 化学工程 离子键合 聚合物 堆积 化学稳定性 共价键 纳米技术 材料科学 有机化学 工程类 离子 生物化学
作者
Yunpan Ying,Minman Tong,Shoucong Ning,Sai Kishore Ravi,Shing Bo Peh,Swee Ching Tan,Stephen J. Pennycook,Dan Zhao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:142 (9): 4472-4480 被引量:380
标识
DOI:10.1021/jacs.9b13825
摘要

Covalent organic frameworks (COFs) are a promising category of porous materials possessing extensive chemical tunability, high porosity, ordered arrangements at a molecular level, and considerable chemical stability. Despite these advantages, the application of COFs as membrane materials for gas separation is limited by their relatively large pore apertures (typically >0.5 nm), which exceed the sieving requirements for most gases whose kinetic diameters are less than 0.4 nm. Herein, we report the fabrication of ultrathin two-dimensional (2D) membranes through layer-by-layer (LbL) assembly of two kinds of ionic covalent organic nanosheets (iCONs) with different pore sizes and opposite charges. Because of the staggered packing of iCONs with strong electrostatic interactions, the resultant membranes exhibit features of reduced aperture size, optimized stacking pattern, and compact dense structure without sacrificing thickness control, which are suitable for molecular sieving gas separation. One of the hybrid membranes, TpEBr@TpPa-SO3Na with a thickness of 41 nm, shows a H2 permeance of 2566 gas permeation units (GPUs) and a H2/CO2 separation factor of 22.6 at 423 K, surpassing the recent Robeson upper bound along with long-term hydrothermal stability. This strategy provides not only a high-performance H2 separation membrane candidate but also an inspiration for pore engineering of COF or 2D porous polymer membranes.
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
张无缺完成签到,获得积分10
2秒前
4秒前
CodeCraft应助MES采纳,获得10
5秒前
笨笨乘风完成签到,获得积分10
6秒前
田様应助axunQAQ采纳,获得10
8秒前
完美秋烟发布了新的文献求助10
8秒前
无花果应助糊涂的小伙采纳,获得10
8秒前
白betty完成签到,获得积分10
8秒前
MQ&FF完成签到,获得积分0
9秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
12秒前
英俊的铭应助小安采纳,获得10
13秒前
14秒前
sun完成签到,获得积分10
14秒前
耍酷的夏云应助勤劳落雁采纳,获得10
16秒前
16秒前
ywang发布了新的文献求助10
16秒前
车秋寒完成签到,获得积分10
16秒前
刘哈哈关注了科研通微信公众号
16秒前
葱饼完成签到 ,获得积分10
17秒前
Anquan完成签到,获得积分10
17秒前
yudandan@CJLU发布了新的文献求助10
18秒前
鱼儿123完成签到,获得积分10
18秒前
端庄的访枫完成签到 ,获得积分10
19秒前
车秋寒发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
完美秋烟完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
23秒前
lee1992完成签到,获得积分10
23秒前
nextconnie发布了新的文献求助10
24秒前
nextconnie发布了新的文献求助10
24秒前
nextconnie发布了新的文献求助10
24秒前
CO2发布了新的文献求助10
25秒前
uniquedl完成签到 ,获得积分10
25秒前
nextconnie发布了新的文献求助10
25秒前
子伊完成签到 ,获得积分10
26秒前
29秒前
29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 3527998
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108225
关于积分的说明 9288086
捐赠科研通 2805889
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540195
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 709849