&

寧波材料所Energ. Environ. Sci.：在管狀陶瓷基片上構(gòu)建MOF/有機(jī)硅薄膜材料用于氣體的高效分離

2017-08-10 10:03:02 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：材料人分享至：

【引言】

盡管基于多孔碳和多孔沸石類的無(wú)機(jī)多孔薄膜具有優(yōu)良的氣體滲透和分離性。但這類薄膜很難復(fù)制，MOFs因?yàn)榭籽ê托阅艿目烧{(diào)性具有優(yōu)勢(shì)?；贛OFs的薄膜可用于能源和環(huán)境相關(guān)的氣體分離。在純MOF薄膜上這些MOFs本身的可控隧道和選擇吸附性的優(yōu)勢(shì)很難充分利用，因?yàn)樵诠軤钐沾苫虾茈y構(gòu)建無(wú)缺陷的MOF薄膜。這種由MOF和有機(jī)框架復(fù)合混合基質(zhì)薄膜可能會(huì)達(dá)到出奇的高選擇性但是卻存在MOF粒子與聚合物之間由于兩相的相容性產(chǎn)生的不可避免的界面缺陷，這也阻礙了該方面研究的進(jìn)展。同時(shí)這種混合基質(zhì)MOF/聚合物薄膜具有非常低的氣體通量。

【成果簡(jiǎn)介】

近日，中科院寧波材料所陳亮（通訊作者）與福建省高分子材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳邦林（通訊作者）等人在Energy& Environmental Science上發(fā)表了一篇題為“Nanoscale MOF/Organosilica Membrane on Tubular Ceramic Substrate for Highly Selective Gas Separation ”的文章。該研究組提出一種通用高效的策略在管狀陶瓷基片上設(shè)計(jì)合成了基于MOF的混合薄膜。將MOF與有機(jī)硅交聯(lián)的策略復(fù)合MOF（可調(diào)的空穴尺寸，識(shí)別氣體分子的特殊功能位點(diǎn)）與有機(jī)硅（可控的空穴尺寸，較高的水熱穩(wěn)定性，與陶瓷基質(zhì)的親和力）的優(yōu)良特性。輕薄小巧的MOFs/有機(jī)硅復(fù)合薄膜能夠管狀陶瓷基片上形成并牢固鍵合。并且這種復(fù)合薄膜表現(xiàn)出與初始MOF關(guān)聯(lián)的優(yōu)良的氣體分離性能、高選擇性和高滲透率。這種分別基于ZIF-8 和 MIL-53-NH2 的MOF和有機(jī)硅形成的納米復(fù)合膜在室溫下對(duì)H2/CH4 （1:1）和CO2/CH4 （1:1）兩組混合物中H2、CO2分離性分別是H2/CH4 分離比=26.5, H2 通量=1.06×10-6 mol?m-2?s-1?Pa-1和CO2/CH4 分離比=18.2, CO2 通量=1.44×10-7 mol?m-2?s-1?Pa-1。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1：以管狀氧化鋁為基質(zhì)的MOF/ 有機(jī)硅納米復(fù)合材料膜上用于氣體分離示意圖。

圖2：不同MOF/有機(jī)硅薄膜的SEM電鏡圖

（A）ZiF-8/有機(jī)硅薄膜掃描電鏡的圖像的表面和橫截面視圖；

（B） MIL-53-NH2/有機(jī)硅薄膜掃描電鏡的圖像的表面和橫截面視圖；

（C） CAU-1-NH2/有機(jī)硅薄膜掃描電鏡的圖像的表面和橫截面視圖。

圖3：不同MOF/有機(jī)硅薄膜對(duì)四種單組分氣體的吸附性

（A） ZiF-8/有機(jī)硅薄膜對(duì)H2 ，N2，CO2 和CH4 的通量；

（B） MIL-53-NH2/有機(jī)硅薄膜對(duì)H2，N2，CO2 和CH4 的通量；

（C） CAU-1-NH2/有機(jī)硅薄膜對(duì)H2，N2，CO2 和CH4 的通量。

圖4：不同MOF/有機(jī)硅薄膜對(duì)四組混合氣體的選擇吸附性

（A） ZiF-8/有機(jī)硅薄膜對(duì)H2/CH4，H2/N2，CO2/CH4的CO2/N2的選擇吸附性；

（B） MIL-53-NH2/有機(jī)硅薄膜對(duì)H2/CH4，H2/N2，CO2/CH4的CO2/N2的選擇吸附性；

（C） CAU-1-NH2/有機(jī)硅薄膜對(duì)H2/CH4，H2/N2，CO2/CH4的CO2/N2的選擇吸附性。

文獻(xiàn)鏈接：Nanoscale MOF/Organosilica Membrane on Tubular Ceramic Substrate for Highly Selective Gas Separation（Energ. Environ. Sci.2017, DOI: 10.1039/C7EE00830A）

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國(guó)內(nèi)外最新動(dòng)態(tài)，我們網(wǎng)站會(huì)不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：殷鵬飛

《中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事

投稿聯(lián)系：編輯部

電話：010-62313558-806

郵箱：fsfhzy666@163.com

中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站所轉(zhuǎn)載的文字、圖片與視頻資料版權(quán)歸原創(chuàng)作者所有，如果涉及侵權(quán)，請(qǐng)第一時(shí)間聯(lián)系本網(wǎng)刪除。