Tailoring selective pores of carbon molecular sieve membranes towards enhanced N2/CH4 separation efficiency

选择性 气体分离 化学工程 分子筛 溶解度 渗透 材料科学 化学 有机化学 催化作用 生物化学 工程类
作者
Hyun Jung Yu,Jong-Il Shin,Albert S. Lee,Seung Sang Hwang,Jeong-Hoon Kim,Seoin Back,Jong Suk Lee
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:620: 118814-118814 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2020.118814
摘要

Membrane-based separation technology is attractive for upgrading small-scale natural gas due to the benefits of the pressure-driven process with a small footprint. Very few carbon molecular sieve (CMS) membranes with high N2/CH4 separation efficiency have been reported since the relationship between CMS structure and separation performance has not been fully elucidated. Here, we report the significance of controlling the effective pore size in our newly developed hybrid CMS matrix for enhanced N2/CH4 selectivity based on experimental characterizations and density functional theory (DFT) calculations. A new class of CMS membranes with an excellent N2/CH4 selectivity is demonstrated by pyrolysis of a homogeneous, hydrogen-bonded blend of BTDA-Durene:DABA (3:2) polyimide and ladder-structured poly(phenyl-co-3-(2-aminoethylamino)propyl)silsesquioxane (LPDA64). DFT calculations suggest that electron accumulation at SiOx phases of hybrid CMS membranes strongly hinders the diffusion of CH4 compared to N2 due to a larger electron overlap, resulting in a smaller effective pore size. Moreover, elevating the pyrolysis temperatures enhanced the N2/CH4 solubility selectivity due to the strong repulsive interaction between the newly formed ultramicropores with CH4. As a result, the hybrid CMS membranes showed an excellent single gas and N2/CH4/C2H6 (20/76/4) mixed gas N2/CH4 selectivity (28 and 16, respectively).
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
南桑完成签到 ,获得积分10
刚刚
xth发布了新的文献求助10
刚刚
星星轨迹发布了新的文献求助10
1秒前
8秒前
搜集达人应助星星轨迹采纳,获得10
8秒前
heihei发布了新的文献求助20
13秒前
百里一笑完成签到 ,获得积分10
13秒前
偏起微风发布了新的文献求助10
14秒前
YYY完成签到 ,获得积分10
17秒前
ddd完成签到,获得积分10
17秒前
裁缝cdut完成签到,获得积分10
19秒前
Ava应助RHQ采纳,获得10
19秒前
20秒前
南絮完成签到,获得积分10
20秒前
闵丝发布了新的文献求助30
24秒前
大模型应助裁缝cdut采纳,获得10
24秒前
26秒前
29秒前
Owen应助南絮采纳,获得10
29秒前
依旸_Evelyn完成签到 ,获得积分10
30秒前
风不尽,树不静完成签到 ,获得积分10
31秒前
larva发布了新的文献求助10
31秒前
melody完成签到 ,获得积分10
32秒前
32秒前
33秒前
ltc发布了新的文献求助10
34秒前
larva完成签到,获得积分10
35秒前
温暖幻桃发布了新的文献求助10
36秒前
美丽的友安完成签到 ,获得积分10
37秒前
乐乐完成签到 ,获得积分10
38秒前
科研小白菜完成签到,获得积分10
40秒前
鳗鳗关注了科研通微信公众号
45秒前
medivhpanda完成签到,获得积分10
48秒前
48秒前
个性的紫菜应助朴素海亦采纳,获得10
49秒前
大小米完成签到,获得积分10
52秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
52秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
52秒前
cctv18应助科研通管家采纳,获得30
52秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
52秒前
高分求助中
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 520
Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe - Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen: Zusammenfassender Abschlußbericht 500
少脉山油柑叶的化学成分研究 430
Lung resection for non-small cell lung cancer after prophylactic coronary angioplasty and stenting: short- and long-term results 400
Revolutions 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2452633
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2125038
关于积分的说明 5410344
捐赠科研通 1853959
什么是DOI,文献DOI怎么找? 922084
版权声明 562285
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 493287