零维分子筛膜提高气体分离选择性

以 3-D 微粒和 2-D 纳米片作为主要构建块的经典分子筛膜在化学分离中很有前景。这种膜内的分离依赖于分子运动和通过其内在或人工纳米孔的传输。由于相邻“砖块”之间的弱连接通常会导致膜中的晶间间隙，因此经典分子筛膜的普遍选择性是适中的。

近日，科学院(CAS)大连化学物理研究所(DICP)杨伟深教授和班玉杰博士领导的研究小组提出了可以提高氢气分离选择性的零维分子筛膜。 (H 2 ) 和二氧化碳 (CO 2 )。

该研究于 7 月 16 日发表在Angewandte Chemie International Edition上。

“零维分子作为所提议的膜中的主要构建块，有可能完全消除膜中的晶间间隙，”Ban 博士说。

研究人员通过在金属有机骨架上进行无溶剂蒸汽处理，将零维 2-甲基咪唑 (mim) 分子有序组装成前所未有的超分子阵列膜 (SAM)，从而制造了零维分子筛膜。

在 SAM 中，“零维积木”与超分子相互作用导致不存在晶间间隙，这保证了通过分子间间距的有效传质，而不是通过非选择性间隙发生不希望的泄漏。

与通过膜纳米孔的经典传输相反，在 SAM 内实现了通过 mim (~0.30 nm) 的分子间间距的选择性传输，从 CO 2 中产生了极其精确的 H 2筛分。H 2 /CO 2选择性比最先进的经典膜的选择性高一个数量级。

“我们的研究为创建各种 SAM 以区分一对气体分子的细微大小/形状差异打开了大门，”杨教授说。“未来，我们将定制分子间间距，控制组装过程，并使 SAM 广泛应用于节能化学分离过程。”

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