通过聚酰胺层膨胀控制纳米填料在薄膜纳米复合膜中的定位分离CO2

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:57
文章英文标题
Swelling-controlled positioning of nanofillers through a polyamide layer in thin-film nanocomposite membranes for CO2 separation
正文
提出了一种利用聚酰胺( PA )薄膜纳米复合( TFN )膜构建无阻碍CO2传输纳米通道的方法- -膨胀控制纳米填料定位( SNP )。SNP策略可以仔细预置多孔纳米填料( ZIF-8 )，提供气体传输通道，准确地在界面聚合( IP )过程中的支撑/溶剂界面，以便在IP反应后ZIF-8纳米填料通过选择性层。在IP反应之前，通过在有机溶剂中溶胀中间层聚二甲基硅氧烷( PDMS )来实现预沉积。Swollen PDMS片段和未反应的PDMS低聚物在有机相中发生后交联反应，可以抑制ZIF-8纳米填料的流动性，增强纳米填料与PDMS的界面相容性。然后，通过IP反应在预置ZIF - 8纳米粒子的改性载体上形成厚度可调的PA层。此外，我们还研究了ZIF - 8纳米粒子在膨胀PDMS / PSf载体上的沉积，以进一步了解粒径对膜结构和CO2分离性能的影响。在CO2 / N2混合气体实验中，具有不受阻碍的CO2传输纳米通道的TFN膜具有很高的选择性。
文章内容（英文）
An effective and simple method named as Swelling-controlled Nanofiller Positioning (SNP) is proposed to construct unimpeded CO 2 transport nanochannels through a polyamide (PA) layer of thin-film nanocomposite (TFN) membranes for CO 2 separation. The SNP strategy can carefully pre-position the porous nanofiller (ZIF-8), providing gas transport channels, exactly at the support/solvent interface during interfacial polymerization (IP) process in order to keep ZIF-8 nanofillers through the selective layer after IP reaction. The pre-position was implemented via swelling the intermediate layer, polydimethylsiloxane (PDMS), in the organic solvent ahead of IP reaction. Swollen PDMS segments and the post-crosslinking reaction of unreacted PDMS oligomers in organic phase could restrain the mobility of ZIF-8 nanofillers and enhance the interfacial compatibility of nanofillers and PDMS. Then a PA layer with a tunable thickness was formed by IP reaction on the modified support with pre-positioned ZIF-8 nanoparticles. Additionally, we also investigated the deposition of ZIF-8 nanoparticles on swollen PDMS/PSf supports for further understanding the particle-size effects on the membrane structure and CO 2 separation performance. High permselectivty is achieved for TFN membranes with unimpeded CO 2 transport nanochannels in CO 2 /N 2 mixed-gas tests.
来源出处
Journal|[J]Journal of Membrane ScienceVolume 624, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.MEMSCI.2021.119095

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