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具有有序Fe3O4@ZIF-8衍生微孔结构的混合碳分子筛膜用于气体分离
Journal of Membrane Science ( IF 8.4 ) Pub Date : 2022-10-29 , DOI: 10.1016/j.memsci.2022.121127
Yonghong Wang , Lecheng Sheng , Xinru Zhang , Jinping Li , Rong Wang

碳分子筛 (CMS) 膜在 CO 2捕获方面具有很大的前景。然而,由于存在无序的多孔结构和死角孔,曲折的传输通道限制了渗透率的提高。在此,ZIF-8 层在 Fe 3 O 4表面的生长形成了磁性核壳 Fe 3 O 4 @ZIF-8 颗粒,在磁场诱导下将其固定在 6FDA/ODA:DABA 聚酰亚胺中,制备了具有垂直定向链状颗粒的前体膜。然后在高温条件下热解形成具有有序微孔结构的杂化碳分子筛(HCMS)膜。横截面扫描电子显微镜图像和 N 2对所得 HCMS 膜的吸附表明,Fe 3 O 4 @ZIF-8 衍生的碳骨架垂直取向形成有序的微孔结构,与源自 6FDA/ODA:DABA 聚酰亚胺的碳基质具有良好的相容性。所制备的嵌入 5 wt% Fe 3 O 4 @ZIF-8 的HCMS 膜表现出最高的气体分离性能(渗透率为 5130 Barrer;CO 2 /N 2选择性为 29;CO 2 /CH 4选择性为 48),优于原始 CMS 膜,后者接近和超过 2019 年 CO 2 /N 2和 CO 2 /CH 4上限,分别。这些良好的分离性能源于垂直链状微孔颗粒,它提供了快速传输通道以加速CO 2扩散速率。此外,我们认为Fe 3 O 4防止ZIF-8骨架在热解过程中被破坏并提高尺寸筛选能力。更重要的是,与原始 CMS 膜相比,该膜在 30 天老化测试中表现出出色的抗老化性。因此,它为从烟气和天然气中捕获碳提供了一条可行的途径。





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更新日期:2022-10-29
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