In Situ Formation of Ultrathin Zr-MOF Mixed-Matrix Membrane for Azeotropic Mixture Separation

原位 材料科学 化学工程 基质(化学分析) 膜 分离(统计) 化学 有机化学 计算机科学 复合材料 生物化学 机器学习 工程类
作者
Guozhen Liu,Zhenggang Wang,Xufang Fu,Binyu Mo,Yaxin Zhang,Guining Chen,Haipeng Zhu,Gongping Liu,Wanqin Jin
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:63 (45): 19775-19787 被引量:19
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.4c03122
摘要

Mixed matrix membranes (MMMs) combining the processability of the polymer with the transport properties of fillers have shown great potential for precise molecular separation (e.g., azeotropic mixture separation). Facile fabrication of ultrathin defect-free MMMs with high permeance and selectivity remains a grand challenge. Herein, we report a strategy of in situ formation of ultrathin zirconium–metal–organic framework (Zr-MOF) MMM for pervaporation separation of methanol/dimethyl carbonate (DMC) azeotropic mixture. Specifically, negatively charged ligands were preanchored in a positively charged chitosan (CS) polymer chain through electrostatic interactions to form ligand@polymer precursor, followed by in situ coordination with zirconium–oxo cluster to form Zr-MOF filler in the polymer solution. The as-synthesized Zr-MOF@CS solution was spin-coated on a porous substrate to form the ultrathin and defect-free MMM. The in situ incorporated MOF nanofillers highly enhanced the molecular-sieving and adsorption properties of the CS polymer membrane. The resulting Zr-MOF@CS MMM as thin as ∼130 nm showed excellent methanol/DMC separation performance with a total flux of 284.6 g·m –2 ·h –1 and a separation factor of 331.1 under the methanol concentration in feed of 10 wt %, and particularly total flux of 2250 g·m –2 ·h –1 and >97.5 wt % methanol purity in the permeate for methanol/DMC (70/30, w/w) azeotropic mixtures, transcending the upper bound of state-of-the-art membranes, showing great potential for azeotropic separation. Moreover, this ultrathin MMM fabrication strategy was proven to be valid for various kinds of MOFs and polymers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
王111完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
得财发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
老实敏发布了新的文献求助10
3秒前
老吉完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
俯瞰风景完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
hyh完成签到,获得积分10
7秒前
FashionBoy的应助被我是东山啊采纳,获得10
8秒前
目渴完成签到 ,获得积分10
8秒前
jjjj关注了科研通微信公众号
9秒前
qiqi发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
一口蒜苗完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
小蘑菇的应助被Wayneyao采纳,获得10
10秒前
ouya完成签到,获得积分10
10秒前
orixero的应助被tty采纳,获得10
10秒前
10秒前
丘比特的应助被自由采纳,获得10
11秒前
YANG完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
慕青的应助被qiqi采纳,获得10
13秒前
13秒前
13秒前
HIBARA发布了新的文献求助10
14秒前
wzy完成签到,获得积分10
15秒前
sjy完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
倩倩完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
傅宣完成签到,获得积分10
17秒前
鱼仔完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Ecotourism 400
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8062420
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9486326
关于积分的说明 21334926
捐赠科研通 7630692
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3396717
关于科研通互助平台的介绍 2527033
邀请新用户注册赠送积分活动 2434612