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Polyoctahedral Silsesquioxane Hexachlorocyclotriphosphazene Membranes for Hot Gas Separation
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-02-10 , DOI: 10.1021/acsami.0c21968 Farzaneh Radmanesh 1 , Maria G. Elshof 1 , Nieck E. Benes 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-02-10 , DOI: 10.1021/acsami.0c21968 Farzaneh Radmanesh 1 , Maria G. Elshof 1 , Nieck E. Benes 1
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There is a need for gas separation membranes that can perform at high temperatures, for example, for CO2 capture in industrial processes. Polyphosphazenes classify as interesting materials for use under these conditions because of their high thermal stability, hybrid nature, and postfunctionalization options. In this work, thin-film composite cyclomatrix polyphosphazene membranes are prepared via the interfacial polymerization reaction between polyhedral oligomeric silsesquioxane and hexachlorocyclotriphosphazene on top of a ceramic support. The prepared polyphosphazene networks are highly crosslinked and show excellent thermal stability until 340 °C. Single gas permeation experiments at temperatures ranging from 50 to 250 °C reveal a molecular sieving behavior, with permselectivities as high as 130 for H2/CH4 at the low temperatures. The permselectivities of the membranes persist at the higher temperatures; at 250 °C H2/N2 (40), H2/CH4 (31) H2/CO2 (7), and CO2/CH4 (4), respectively, while maintaining permeances in the order of 10–7 to 10–8 mol m–2 s–1 Pa–1. Compared to other types of polymer-based membranes, especially the H2/N2 and H2/CH4 selectivities are high, with similar permeances. Consequently, the hybrid polyphosphazene membranes have great potential for use in high-temperature gas separation applications.
中文翻译：
用于热气分离的聚八面体倍半硅氧烷六氯环三磷腈膜
需要可以在高温下运行的气体分离膜，例如，用于工业过程中的CO 2捕集。聚磷腈因其高的热稳定性，杂合性和后官能化选项而被分类为可在这些条件下使用的有趣材料。在这项工作中，通过在陶瓷载体顶部的多面体低聚倍半硅氧烷与六氯环三磷腈之间的界面聚合反应，制备了薄膜复合环矩阵聚磷腈膜。制备的聚磷腈网络是高度交联的，在340°C之前显示出出色的热稳定性。在50至250°C的温度范围内进行单一气体渗透实验，揭示了分子筛行为，对于H的渗透选择性高达1302 / CH 4在低温下。膜的渗透性在较高温度下持续存在。分别在250°CH 2 / N 2（40），H 2 / CH 4（31）H 2 / CO 2（7）和CO 2 / CH 4（4）下进行，同时保持磁导率为10 – 7至10 –8 mol m –2 s –1 Pa –1。与其他类型的聚合物基膜相比，尤其是H 2 / N 2和H 2 / CH 4选择性高，渗透率相似。因此，杂化聚磷腈膜具有用于高温气体分离应用中的巨大潜力。
更新日期：2021-02-24
中文翻译：
用于热气分离的聚八面体倍半硅氧烷六氯环三磷腈膜
需要可以在高温下运行的气体分离膜，例如，用于工业过程中的CO 2捕集。聚磷腈因其高的热稳定性，杂合性和后官能化选项而被分类为可在这些条件下使用的有趣材料。在这项工作中，通过在陶瓷载体顶部的多面体低聚倍半硅氧烷与六氯环三磷腈之间的界面聚合反应，制备了薄膜复合环矩阵聚磷腈膜。制备的聚磷腈网络是高度交联的，在340°C之前显示出出色的热稳定性。在50至250°C的温度范围内进行单一气体渗透实验，揭示了分子筛行为，对于H的渗透选择性高达1302 / CH 4在低温下。膜的渗透性在较高温度下持续存在。分别在250°CH 2 / N 2（40），H 2 / CH 4（31）H 2 / CO 2（7）和CO 2 / CH 4（4）下进行，同时保持磁导率为10 – 7至10 –8 mol m –2 s –1 Pa –1。与其他类型的聚合物基膜相比，尤其是H 2 / N 2和H 2 / CH 4选择性高，渗透率相似。因此，杂化聚磷腈膜具有用于高温气体分离应用中的巨大潜力。
京公网安备 11010802027423号