取向调控制备超薄MOF膜用于气体分离_中国煤炭行业知识服务平台

取向调控制备超薄MOF膜用于气体分离

作者

陈慧刘玉涛李晋平李立博
单位

太原理工大学化学工程与技术学院
摘要

【目的】超薄无缺陷MOF膜的制备存在着巨大挑战。控制MOF膜的生长取向，有利于减少晶间缺陷并优化成膜厚度。【方法】首次采取聚多巴胺(PDA)中间层介导策略，在多孔基底上制备了具有一定取向的超薄UTSA-280 MOF膜。PDA层通过与金属离子的多重相互作用为UTSA-280提供了丰富的吸附、锚定位点，促进UTSA-280异相成核和生长。进一步通过改变PDA层的沉积量，可以调控成核密度和生长速率，从而调控MOF晶体的生长取向和厚度。【结果】最优化条件下制备的晶面(202)取向生长的UTSA-280 MOF膜厚为162 nm,其H2渗透速率可达4 141.8 GPU,H2/CO2分离选择性最高达18.5,远超2008年Robeson上限。
关键词

金属-有机框架膜气体分离UTSA-280取向生长聚多巴胺
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目(22278287,22090062)；国家重点研发计划资助项目(2022YFB3806802)；山西省基础研究计划(202203021222119)；
文章目录

1 实验
1.1 材料准备
1.2 DPAN支撑体的制备
1.3 UTSA-280/DPAN膜的制备
1.4 性能表征
1.4.1 X射线衍射(XRD)表征
1.4.2 扫描电子显微镜(SEM)表征
1.4.3 傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征
1.4.4 恒压变体积法
2 结果与讨论
2.1 PDA介导层形成机理与表征
2.2 UTSA-280/DPAN制备与表征
2.3 UTSA-280/DPAN分离性能研究
3 结语
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