Классические мембраны молекулярных сит с трехмерными микрочастицами и двумерными нанолистами в качестве основных строительных блоков являются многообещающими для химического разделения.

Разделение внутри таких мембран зависит от движения и транспорта молекул через их внутренние или искусственные нанопоры. Поскольку слабые связи по своей природе между соседними «кирпичиками» обычно приводят к межкристаллическим зазорам в мембранах, преобладающая селективность для классических мембран молекулярных сит умеренная

Недавно исследовательская группа во главе с профессором ЯН Вейшеном и доктором Баном Юцзе из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук (CAS) предложила нульмерные мембраны молекулярного сита, которые могут улучшить разделение селективность по водороду (H ₂ ) и диоксиду углерода (CO ₂ ).

Исследование было опубликовано в Angewandte Chemie International Edition 16 июля.

«Нульмерные молекулы в качестве основных строительных блоков в предлагаемой мембране могут полностью устранить межкристаллические промежутки в мембранах, », – сказал д-р БАН.

Исследователи изготовили нульмерную мембрану молекулярного сита путем упорядоченной сборки нульмерных молекул 2-метилимидазола (mim) в беспрецедентные супрамолекулярные матричные мембраны (SAM) посредством паровой обработки без растворителя на металлоорганическом каркасе.

В SAM "нульмерные строительные блоки" вместе с супрамолекулярными взаимодействиями привели к отсутствию межкристаллических зазоров, что гарантировало эффективный массоперенос через межмолекулярные промежутки вместо нежелательной утечки через неизбирательные зазоры.

В отличие от классического транспорта через нанопоры мембран, селективный транспорт через межмолекулярное расстояние mim (~ 0,30 нм) был реализован в SAM, что привело к чрезвычайно точному отсеву H ₂ из CO ₂ . Селективность H ₂ / CO ₂ была на порядок выше, чем селективность современных классических мембран.

«Наше исследование открывает дверь для создания множества SAM, чтобы различать тонкие различия в размере / форме пары молекул газа», – сказал профессор ЯН. «В будущем мы будем регулировать межмолекулярное расстояние, контролировать процесс сборки и обеспечивать широкий спектр применения SAM для энергоэффективных процессов химического разделения».

Вышеупомянутая работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая и Программой стратегических приоритетных исследований CAS.

Источник: http://english.dicp.cas.cn/[19459007visible