自組裝製備氧化石墨烯框架複合膜用於氣體小分子篩分研究進展

自組裝製備氧化石墨烯框架複合膜用於(yu) 氣體(ti) 小分子篩分研究進展

近日，中國科學院低碳轉化科學與(yu) 工程重點實驗室暨中科院上海高等研究院-上海科技大學低碳能源聯合實驗室在自組裝製備氧化石墨烯框架複合膜用於(yu) 氣體(ti) 小分子篩分研究中取得進展。


單層氧化石墨烯（GO）堆垛形成的二維層間納米通道可用於(yu) 尺寸篩分。由於(yu) 具有材料易得、製備簡單和性能優(you) 越等特點，GO基膜已迅速成為(wei) 當今膜科學與(yu) 技術前沿的一項重要和熱門課題，分離對象涵蓋氣體(ti) 、液體(ti) 和脫鹽等領域。隨著研究深入，GO基膜凸顯兩(liang) 個(ge) 主要問題，一是如何精確調控二維通道大小以適應不同對象（特別是小分子）的分離需求；二是如何有效增強層間作用力和強度，提升膜的可用性。

GO基膜與(yu) 分子篩膜等具有內(nei) 部強相互作用不同，其體(ti) 相主要為(wei) pi-pi鍵和氫鍵等弱作用力，膜機械強度低，且客體(ti) 分子在分離時可以輕易擴大層間距，從(cong) 而影響分離性能和穩定性。增強碳層間的作用力最直接有效的辦法是以GO含氧基團為(wei) “錨點”，通過交聯分子對GO碳層進行共價(jia) 橋連，從(cong) 而形成層間距均一的氧化石墨烯框架（GOFs）。為(wei) 同時達到控製層間距滿足小分子篩分的目的，交聯分子需擁有多活性基團，且尺寸越小越有利於(yu) 層間距控製。


在該研究中，研究員孫予罕、曾高峰團隊選擇了具有雙NH2-和C=S-多活性終端，分子骨架僅(jin) 有3原子，且具有弱還原性的硫脲（TU）作為(wei) 交聯分子。為(wei) 獲得均質連續的GOF複合膜，該團隊首先通過載體(ti) 表麵嫁接的活性基團與(yu) GO反應，在載體(ti) 上固定單層GO；再由TU、GO經脫水縮合和親(qin) 核加成反應，在載體(ti) 上實現周期性組裝形成均質TU-GOF複合膜，首次實現層層自組裝。


通過條件控製，TU-GOF膜的層間距可精確調控，膜厚可控製在數十納米。表征結果證實，TU對碳層的固定作用極大抑製了膜在分離介質中的溶脹變形，顯著增強了膜的機械穩定性。分離結果表明，TU-GOF膜對H2具有高選擇性，如H2/CO2、H2/N2和H2/CH4理想選擇性達——200，H2滲透速率為(wei) 10-7mol/m2/s/Pa。這是GO基膜首次基於(yu) 二維層間篩分實現H2高效分離，且性能遠高於(yu) 聚合物膜的Robeson上限，也優(you) 於(yu) 大部分無機膜。


相關(guan) 研究成果發表在《先進材料》上。該研究得到了國家自然科學基金委、中科院青年創新促進會(hui) 和國家重點研發計劃納米專(zhuan) 項等的資助。

本文出自百度贴吧雷竞技官網：https://www.jjswasset.com 權威發布，    百度贴吧雷竞技是一家集銷售、應用開發，產(chan) 品加工的石墨專(zhuan) 業(ye) 廠家，專(zhuan) 門為(wei) 模具行業(ye) 、機械行業(ye) 、真空熱處理爐、電子半導體(ti) 及太陽能光伏產(chan) 業(ye) 等提供石墨材料、石墨電極和相關(guan) 的登录雷竞技app页面，歡迎致電13549365158更多關(guan) 於(yu) 登录雷竞技app页面方麵信息，可回本網站產(chan) 品頁麵詳細了解點擊：登录雷竞技app页面  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體(ti)  石墨熱場 真空爐登录雷竞技app页面 電子石墨模具