Membranes de tamis moléculaires classiques, avec des microparticules 3D et des nanofeuillets 2D comme blocs de construction primaires, sont prometteurs en séparation chimique.

La séparation au sein de ces membranes repose sur le mouvement moléculaire et le transport à travers leurs nanopores intrinsèques ou artificiels. Étant donné que les liaisons faibles par nature entre les "briques" voisines entraînent généralement des lacunes intercristallines dans les membranes, la sélectivité dominante pour les membranes de tamis moléculaires classiques est modérée.

Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur Yang Weishen et le Dr Ban Yujie du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé des membranes de tamis moléculaire à zéro dimension qui pourraient améliorer la sélectivité de séparation de l'hydrogène (H 2 ) et le dioxyde de carbone (CO 2 ).

L'étude a été publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale le 16 juillet.

« Molécules de dimension zéro, comme blocs de construction primaires dans la membrane proposée, ont le potentiel d'éliminer absolument les espaces intercristallins dans les membranes, " a déclaré le Dr Ban.

Les chercheurs ont fabriqué la membrane de tamis moléculaire à zéro dimension en assemblant de manière ordonnée des molécules de 2-méthylimidazole (mim) à zéro dimension dans des membranes à matrice supramoléculaire (SAM) sans précédent par le biais d'un traitement à la vapeur sans solvant sur une structure métal-organique.

Dans les SAM, les "blocs de construction à zéro dimension" ainsi que les interactions supramoléculaires ont entraîné l'absence des espaces intercristallins, qui garantissait un transfert de masse efficace à travers des espacements intermoléculaires au lieu d'une fuite indésirable à travers des espaces non sélectifs.

Contrairement au transport classique à travers les nanopores des membranes, le transport sélectif à travers l'espacement intermoléculaire de mim (~0,30 nm) a été réalisé au sein des SAM, donnant un tamisage extrêmement précis de H 2 du CO 2 . Le H 2 /CO 2 la sélectivité était d'un ordre de grandeur plus élevée que les sélectivités des membranes classiques de pointe.

"Notre étude ouvre la porte à la création d'une variété de SAM pour distinguer les différences subtiles de taille/forme d'une paire de molécules de gaz, " a déclaré le professeur Yang. " À l'avenir, nous adapterons l'espacement intermoléculaire, contrôler le processus d'assemblage, et permettre un large éventail d'applications des SAM aux processus de séparation chimique à haut rendement énergétique. »