Pesquisa propõe uma estratégia de personalização modular para membranas de separação MOF livres de defeitos
Uma estratégia de personalização modular foi aplicada para a fabricação eficiente de membranas MOF. A triagem de material MOF, a saída de membrana sem defeitos, a regulação de propriedades físico-químicas da membrana e as aplicações de separação podem ser rapidamente realizadas projetando e modificando separadamente o módulo MOF dentro da membrana. Alto desempenho de separação é facilmente alcançado, o que pode atender a diversos requisitos de separação. Crédito:Angewandte Chemie Edição Internacional (2023). DOI:10.1002/anie.202315057 A tecnologia de separação por membranas oferece grande potencial devido ao seu baixo consumo de energia e operação contínua. Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são candidatas ideais a membranas devido às suas espécies abundantes, alta porosidade e regulação precisa das arquiteturas dos poros.
Recentemente, um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Yang Weishen e Assoc. O professor Peng Yuan, do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), propôs uma nova estratégia de personalização modular e regulação não destrutiva de MOFs para separações de membrana eficientes.
Este trabalho foi publicado na Angewandte Chemie Edição Internacional em 16 de outubro.
Os pesquisadores propuseram uma estratégia para modularizar membranas de separação MOF personalizadas e livres de defeitos. A estrutura da membrana consistia em dois módulos paralelos. Um deles era um módulo MOF discreto baseado nas características de núcleos heterogêneos que se reforçam mutuamente, o que levou à implementação de transferência e separação de massa molecular, explorando a estrutura intrínseca dos poros.
O outro foi o módulo de poliamida altamente reticulado e de ultrabaixa permeabilidade formado pela operação de polimerização de interface confinada, responsável pelo bloqueio abrangente de defeitos entre os módulos MOF.
Guiado por esta estratégia, o módulo MOF poderia ser substituído aleatoriamente para personalizar a membrana de separação MOF correspondente, e membranas de separação MOF de alto desempenho poderiam ser produzidas rapidamente. Com a estratégia pós-síntese modificada, o esqueleto do módulo MOF na membrana foi controlado sem perdas e a precisão da separação foi duplicada.
Os pesquisadores selecionaram quatro MOFs com diferentes tamanhos de poros/canais e funcionalidades para fabricação em lote de membranas MOF livres de defeitos. Cada membrana exibiu totalmente o potencial de separação de acordo com o tamanho dos poros do MOF.
Entre eles, o NH2 -Zn2 Bim4 membrana exibiu um alto H2 /CO2 fator de separação de mistura de 1656 e H2 permeabilidade da unidade de permeação de gás 964. Aproveitando esta estratégia, o desempenho da membrana poderia ser melhorado através da troca de ligantes pós-sintéticos orientada para a aplicação. O H2 /CO2 a seletividade da membrana regulada foi aproximadamente 200% maior que a da membrana original.
"Esta estratégia fornece uma rota tratável para personalizar uma infinidade de membranas de alto desempenho para atender a diferentes requisitos de separação", disse o Prof.
Mais informações: Lun Shu et al, Personalização Modular e Regulação de Estruturas Metal-Orgânicas para Separações Eficientes de Membranas, Angewandte Chemie Edição Internacional (2023). DOI:10.1002/anie.202315057 Informações do diário: Angewandte Chemie Edição Internacional
