Ilustración esquemática del ensamblaje SAM. Crédito:DICP
Membranas clásicas de tamices moleculares, con micropartículas 3-D y nanohojas 2-D como bloques de construcción primarios, son prometedores en la separación química.
La separación dentro de tales membranas se basa en el movimiento y transporte molecular a través de sus nanoporos intrínsecos o artificiales. Dado que las conexiones débiles por naturaleza entre los "ladrillos" vecinos suelen dar lugar a huecos intercristalinos en las membranas, la selectividad predominante para las membranas clásicas de tamices moleculares es moderada.
Recientemente, un grupo de investigación dirigido por el profesor Yang Weishen y el Dr. Ban Yujie del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) propuso membranas de tamiz molecular de dimensión cero que podrían mejorar la selectividad de separación del hidrógeno (H 2 ) y dióxido de carbono (CO 2 ).
El estudio fue publicado en Edición internacional Angewandte Chemie el 16 de julio.
"Moléculas de dimensión cero, como bloques de construcción primarios en la membrana propuesta, tienen el potencial de eliminar absolutamente los espacios intercristalinos en las membranas, "dijo el Dr. Ban.
Los investigadores fabricaron la membrana de tamiz molecular de dimensión cero mediante el ensamblaje ordenado de moléculas de 2-metilimidazol (mim) de dimensión cero en membranas de matriz de supramoléculas (SAM) sin precedentes a través del procesamiento de vapor sin solventes en un marco de metal orgánico.
En SAM, los "bloques de construcción de dimensión cero" junto con las interacciones supramoléculas dieron como resultado la ausencia de los espacios intercristalinos, que garantizaba una transferencia de masa eficaz a través de espacios intermoleculares en lugar de una fuga indeseable a través de espacios no selectivos.
En contraste con el transporte clásico a través de nanoporos de membranas, El transporte selectivo a través del espaciamiento intermolecular de mim (~ 0.30 nm) se realizó dentro de SAM, produciendo un tamizado extremadamente preciso de H 2 de CO 2 . El h 2 /CO 2 la selectividad fue un orden de magnitud más alta que las selectividades de las membranas clásicas de última generación.
"Nuestro estudio abre la puerta para crear una variedad de SAM para distinguir las sutiles diferencias de tamaño / forma de un par de moléculas de gas, ", dijo el profesor Yang." En el futuro, adaptaremos el espaciado intermolecular, controlar el proceso de montaje, y permitir una amplia gama de aplicaciones de SAM a procesos de separación química energéticamente eficientes ".
