Membranas de estruturas orgânicas covalentes monofásicas tornam possível a separação seletiva de CO2
p Ilustração da membrana de nano folha COF seletiva de CO2 superior para separação de CO2 / H2 de alto desempenho. Crédito:Peng Yuan
p Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Yang Weishen e Dr. Peng Yuan do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desenvolveu uma nova estratégia para fabricar CO monofásico
2 - membranas de nanofolhas de estruturas orgânicas covalentes seletivas (COFs) caracterizadas com alto CO
2 / H
2 fatores de separação e alto CO
2 permeance. p Este estudo foi publicado em
Angewandte Chemie International Edition em 20 de julho.
p COFs bidimensionais (2D), uma classe de esqueletos orgânicos cristalinos que possuem poros unidimensionais permanentes, são promissores para servir como materiais de membrana de alta qualidade em CO
2 campo de captura. Contudo, seus tamanhos de poros inerentes (> 0,8 nm) são muito grandes para fornecer a capacidade de peneira molecular desejada para separações de gás atualmente.
p Os pesquisadores esfoliaram três tipos de COFs 2D, isso é, TpPa-1, TpPa-2 e TpHz, com um tamanho médio de partícula de 3 um e diferentes tamanhos de poros em nanofolhas de 2 nm de espessura. As cristalinidades e funcionalidades intactas foram bem mantidas após o tratamento de esfoliação.
p Eles descobriram que mesmo o TpHz com tamanho de poro inerente relativamente menor não poderia exibir o desempenho de separação de gás desejado em uma forma de membrana convencional. Com nanofolhas ultrafinas servidas como unidades de construção de membrana, eles desenvolveram novas membranas de nano-folha COF exibindo microestruturas de empilhamento escalonado distintas.
p "Assim como a rede de pesca, você pode empilhar irregularmente várias redes para pegar peixes minúsculos, "disse o Dr. Peng.
p As intrigantes estruturas de membrana em colaboração com o CO inerente
2 - capacidades de adsorção seletiva de estruturas COF dotadas de membranas de nanofolhas COF com prioridade de permeação de grande CO
2 moléculas de CO misto
2 / H
2 gás baseado em um mecanismo de difusão de superfície.
p Entre as membranas, Membranas de nano folha TpPa-2 com tamanho de poro médio mostraram o maior CO
2 / H
2 fator de separação e CO
2 permeance, que atingiu a meta com viabilidade comercial para separações de gás de síntese.
p Os pesquisadores identificaram que as membranas de nano folha TpPa-2 exibiam poros estreitos adequados derivados dos padrões de empilhamento escalonado, que permitia exatamente duas colunas de CO
2 moléculas para passar e maximizar o efeito de bloqueio para a passagem de H2.
p Este estudo fornece uma nova estratégia de engenharia de poros para o projeto e fabricação de membranas COF de alto desempenho no domínio da separação de gases.
p "Aproveitando ao máximo essa estratégia de engenharia de poros, diferentes categorias de COFs com estruturas de poros diversificadas podem permitir separações de gás baseadas em membrana especificadas, "disse o Prof. Yang.
