在过去的二十年中,金属有机框架(MOF)已成为广泛开发的多孔材料类别,并越来越被认为是基于膜的CO 2分离的有希望的候选者。这种潜力主要源于故意自定义其结构和功能以增强与客人分子相互作用的能力。在这项研究中,我们探讨了基于卟啉的MOF的MOF-525作为混合基质膜(MMM)中的纳米填料,由6fda- dam(6fda:6fda:2,2-2-二甲基苯基)(3,4-二甲基苯基)六氟丙烷氨基丙烷硫氨酸酯dian Hydridiide; CO 2 /N 2和CO 2 /CH 4分离的聚合物二氨基苯)分离。之所以选择此特定的MOF,是因为有可能将其卟啉环金属量化以量身定制CO 2分子与MOF框架之间的相互作用。结果,无需使用很高的纳米颗粒载荷而无需使用很高的纳米颗粒加载而无需使用金属化的MOF-525的MMM的CO 2 /N 2和CO 2 /CH 4分离性能。与裸露的聚合膜和2 wt%的MOF-525 mmm相比,可以观察到2 wt%金属的MOF-525 MMM的膜渗透性和选择性提高约20%。对MMM的气体传输特性的进一步分析表明,改进主要是由于MMM中增强的CO 2溶解度以及金属化的MOF-525和CO 2分子之间的相互作用改善。但是,还发现2和5 wt%是最佳载荷值,高于该值,高于该值,MOF纳米颗粒之间的界面缺陷和由粒子聚集引起的聚合物开始出现,从而降低了膜性能。也通过分子模拟证实了这一点,其中尤其是在高颗粒载荷时观察到麦克斯韦模型上的一些高估,这表明非选择性空隙的凝聚力和堆积。尽管如此,我们在这项研究中已成功地显示了在MMM中使用金属的卟啉MOF进行CO 2分离的高效率和效率,因为仅需要相对较低的颗粒载荷(约2 wt%)才能改善膜性能。
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