La technologie de séparation membranaire offre un grand potentiel en raison de sa faible consommation d’énergie et de son fonctionnement continu. Les structures métallo-organiques (MOF) sont des candidats membranaires idéaux en raison de leur abondance d'espèces, de leur porosité élevée et de leur régulation précise de l'architecture des pores.
Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur Yang Weishen et Assoc. Le professeur Peng Yuan de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé une nouvelle stratégie de personnalisation modulaire et de régulation non destructive des MOF pour des séparations membranaires efficaces.
Ce travail a été publié dans Angewandte Chemie International Edition le 16 octobre.
Les chercheurs ont proposé une stratégie pour modulariser des membranes de séparation MOF personnalisées sans défaut. La structure membranaire était constituée de deux modules parallèles. L'un d'entre eux était un module MOF discret basé sur les caractéristiques de noyaux hétérogènes se renforçant mutuellement, qui a conduit à la mise en œuvre du transfert et de la séparation de masse moléculaire en exploitant la structure intrinsèque des pores.
L'autre était le module polyamide hautement réticulé et à très faible perméabilité formé par l'opération de polymérisation à interface confinée, qui était responsable du blocage complet des défauts entre les modules MOF.
Guidé par cette stratégie, le module MOF pourrait être remplacé de manière aléatoire pour personnaliser la membrane de séparation MOF correspondante, et des membranes de séparation MOF hautes performances pourraient être rapidement produites. Grâce à la stratégie post-synthèse modifiée, le squelette du module MOF dans la membrane a été contrôlé sans perte et la précision de la séparation a été doublée.
Les chercheurs ont sélectionné quatre MOF avec différentes tailles de pores/canaux et fonctionnalités pour la fabrication par lots de membranes MOF sans défauts. Chaque membrane affiche pleinement le potentiel de séparation en fonction de la taille des pores du MOF.
Parmi eux, le NH2 -Zn2 Bim4 la membrane présentait un taux élevé de H2 /CO2 facteur de séparation du mélange de 1656 et H2 perméabilité de l'unité de perméation aux gaz 964. En tirant parti de cette stratégie, les performances de la membrane pourraient être encore améliorées via un échange de ligands post-synthétiques orienté vers l'application. Le H2 /CO2 la sélectivité de la membrane régulée était environ 200 % supérieure à celle de la membrane d'origine.
"Cette stratégie offre une voie pratique pour personnaliser une myriade de membranes hautes performances afin de répondre à différentes exigences de séparation", a déclaré le professeur Yang.
Plus d'informations : Lun Shu et al, Personnalisation modulaire et régulation des cadres métallo-organiques pour des séparations membranaires efficaces, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI :10.1002/anie.202315057
Informations sur le journal : Angewandte Chemie International Edition
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
