Sub-Zero Temperature Synthesis of Pressure-Resistant ZIF-8 Membrane with Superior C3H6/C3H8 Separation Performance

渗透 再现性 选择性 成核 材料科学 多孔性 化学工程 气体分离 分析化学(期刊) 化学 色谱法 渗透 复合材料 有机化学 催化作用 生物化学 工程类
作者
Taotao Ji,Liangliang Liu,Yanwei Sun,Yi Liu,Guoliang Xu,Jiahui Yan,Gaohong He,Yi Liu
出处
期刊:ACS materials letters [American Chemical Society]
卷期号:4 (6): 1094-1100 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acsmaterialslett.2c00119
摘要

The ZIF-8 membrane holds great promise for high-efficiency C3H6/C3H8 separation. Its large-scale industrial applications, however, still suffer from permeance-selectivity tradeoff, low reproducibility, and inevitable performance fluctuation under varying operation pressures. In this work, we in situ prepared the high-quality ZIF-8 membrane through combining sub-zero temperature synthesis and twin zinc source. Benefiting from the precisely tuned nucleation and growth kinetics, both the grain boundary structure and thickness of prepared ZIF-8 membrane could be well controlled, resulting in stable C3H6/C3H8 selectivity approaching 167 irrespective of operation pressure and C3H6 feed fraction with steady C3H6 permeance up to 3.2 × 10–8 mol m–2 s–1 Pa–1, which ranks the highest among all porous α-Al2O3-supported ZIF-8 membranes reported in literature. In addition, the above protocol is featured with high reproducibility, which is of vital importance for the scale-up manufacture. Our research provides a promising solution to remaining concerns hindering large-scale production and application of ZIF-8 membranes toward reliable separation of C3H6/C3H8 gas mixture.

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