Schematisk illustration av SAM-montering. Kredit:DICP
Klassiska molekylsilmembran, med 3-D mikropartiklar och 2-D nanosheets som primära byggstenar, är lovande inom kemisk separation.
Separation inom sådana membran är beroende av molekylär rörelse och transport genom deras inneboende eller artificiella nanoporer. Eftersom de svaga kopplingarna av naturen mellan de närliggande "tegelstenarna" vanligtvis resulterar i interkristallina luckor i membran, den rådande selektiviteten för klassiska molekylsiktsmembran är måttlig.
Nyligen, en forskargrupp ledd av Prof. Yang Weishen och Dr. Ban Yujie från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) föreslog nolldimensionella molekylsilmembran som skulle kunna förbättra separationsselektiviteten för väte (H) 2 ) och koldioxid (CO 2 ).
Studien publicerades i Angewandte Chemie International Edition den 16 juli.
"Nolldimensionella molekyler, som primära byggstenar i det föreslagna membranet, har potential att absolut eliminera interkristallina luckor i membran, " sa Dr. Ban.
Forskarna tillverkade det nolldimensionella molekylsilmembranet genom att ordnat sammansättning av nolldimensionella 2-metylimidazol (mim) molekyler till oöverträffade supramolekylära array-membran (SAM) genom lösningsmedelsfri ångbearbetning på ett metallorganiskt ramverk.
I SAM, de "nolldimensionella byggstenarna" tillsammans med supramolekylära interaktioner resulterade i frånvaron av de interkristallina luckorna, vilket garanterade en effektiv massöverföring genom intermolekylära mellanrum istället för ett oönskat läckage genom icke-selektiva luckor.
I motsats till den klassiska transporten genom nanoporer av membran, selektiv transport genom det intermolekylära avståndet av mim (~0,30 nm) realiserades inom SAMs, ger en extremt exakt siktning av H 2 från CO 2 . Den H 2 /CO 2 selektiviteten var en storleksordning högre än selektiviteten för de senaste klassiska membranen.
"Vår studie öppnar dörren för att skapa en mängd olika SAMs för att särskilja de subtila storleks-/formskillnaderna hos ett par gasmolekyler, " sa prof. Yang. "I framtiden, vi kommer att skräddarsy det intermolekylära avståndet, kontrollera monteringsprocessen, och möjliggör ett brett spektrum av tillämpningar av SAM för energieffektiva kemiska separationsprocesser."
