Electrophoretic krystallisering av Ultrathin høyytelses Metal-organisk Framework membraner

Chemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Summary

En enkel, reproduserbare og allsidig tilnærming for syntese av intergrown, polycrystalline metall-organisk framework membraner på et bredt spekter av uforandret porøs og ikke-porøse støtter presenteres.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

He, G., Babu, D. J., Agrawal, K. V. Electrophoretic Crystallization of Ultrathin High-performance Metal-organic Framework Membranes. J. Vis. Exp. (138), e58301, doi:10.3791/58301 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Vi rapporterer syntesen av tynt, sterkt intergrown, polycrystalline metall-organisk framework (MOF) membraner på en rekke uforandret porøse og ikke-porøse støtter (polymer, keramikk, metall, karbon og Grafén). Vi utviklet en roman krystallisering teknikk, som kalles ENACT tilnærming: electrophoretic kjerner samlingen for krystallisering av svært intergrown tynne filmer (ENACT). Denne tilnærmingen gir en høy tetthet av heterogene nucleation av MOF-filene på en valgt substrat via electrophoretic avsetning (EPD) direkte fra forløper sol. Veksten av godt pakket MOF kjerner fører til en svært intergrown polycrystalline MOF film. Vi viser at denne enkle tilnærming kan brukes for syntese av tynne, intergrown Zeolitt imidazole rammeverk (ZIF) -7 og ZIF-8 filmer. Resulterende 500 nm-tykk ZIF-8 membraner viser en stor H2 permeance (8.3 x 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1) og ideell gass selectivities (7.3 for H2/CO215.5 for H2/N2, 16.2 for H2ugyldig4og 2655 H2/C3H8). En attraktiv ytelse for C3H6/C3H8 separasjon er også oppnådd (en C3H6 permeance av 9,9 x 10-8 mol m-2 s-1 Pa-1 og C3H 6/C3H8 ideelle selektivitet av 31,6 ved 25 ° C). Samlet kan ENACT prosessen, på grunn av sin enkelhet, utvides for å syntetisere intergrown tynne filmer av en rekke nanoporous krystallinsk materialer.

Introduction

Tynne molekylær sikting membraner tilbyr en høy-energi effektivitet i separasjon av molekyler og kan redusere de totale kostnadene av drivstoff, CO2 fange, vannrensing, løsemiddel utvinning, etc.1,2. MOF-filene er en lovende klasse materiale for syntese av molekylære sikting membraner involvert isoreticular syntetiske kjemi og relativt enkelt krystallisering3. Hittil MOF membraner består av mangfoldige krystallinsk strukturer, inkludert at av ZIF-4-7,-8,-9,-11,-67,-90, og-93, UiO-66, HKUST-1 og MIL-53 har vært rapportert4,5. Disse membranene er synthesized av bandets høykvalitets polycrystalline MOF filmer på en porøs støtte. Generelt, for å få en høy separasjon selektivitet, er det nødvendig å redusere feil i polycrystalline MOF filmen (som knappenålshull og korn-grense feil). En praktisk tilnærming til å redusere feil er å utkrystallisere en tykk film. Ikke overraskende, flere av de tidligere rapportert på MOF membraner er svært tykk (over 5 µm). Dessverre føre tykk filmer en lang diffusjon bane, som begrenser membran permeance. Derfor, mens selektivitet er forbedret, permeance er ofret. For å omgå disse kompromissene, er det viktig å utvikle metoder å utkrystallisere ultrathin (< 0,5 µm-tykk), feilfrie MOF filmer.

ZIF-8 er de studerte intensivt MOF for membran syntese, på grunn av sin enestående kjemisk og termisk stabilitet og en enkel krystallisering kjemi6,7. Så langt har rapportert ultrathin ZIF-8 membraner blitt realisert ved å endre overflatekjemi eller topologien i underliggende porøse underlaget, favoriserer den heterogene nucleation ZIF-8, som er avgjørende for en intergrown polycrystalline film. For eksempel Chen et al. rapportert syntesen av 1 µm tykke ZIF-8 film (3-aminopropyl) triethoxysilane endret TiO2-belagt poly(vinylidene fluoride) (PVDF) hul fiber8. De observerte en høy heterogene nucleation tetthet og tilskrives den samtidige endring av overflatekjemi og nanostructure. Gruppen Peinemann rapportert en supertynn ZIF-8 membran på en metall-chelaterande, polythiosemicarbazide (PTSC) støtte9. Denne unike metall-chelaterande evnen av PTSC førte til binding av sink ioner, fremme den heterogene nucleation ZIF-8 som deretter førte til høy ytelse ZIF-8 membraner. Generelt, forenkler tuning substrat kjemi og nanostructure syntesen av høy ytelse MOF membraner; men disse metodene er ganske komplisert, og vanligvis brukes ikke for å syntetisere MOF membraner fra andre attraktive MOF-strukturer.

Her rapporterer vi syntesen av supertynn, svært intergrown ZIF-8 filmer med en enkel og allsidig krystallisering tilnærming som kan brukes for å danne en tynn intergrown film av flere krystallinsk materialer10. Vi viser eksempler på ZIF-8 og ZIF-7 filmer forberedt uten noen underlaget forbehandling, noe som forenkler forberedelsesprosessen. ZIF-8 filmene er forberedt på en rekke forskjellige underlag (keramiske, polymer, metall, karbon og Grafén). 500 nm-tykk ZIF-8 filmen på en anodic aluminiumoksid (AAO) støtte viser en attraktiv separasjon ytelse. En høy H2 permeance av 8.3 x 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1 og attraktive ideelle selectivities 7.3 (H2/CO2), 15.5 (H2/N2), 16.2 (H2ugyldig4) og 2655 (H 2/C3H8) er oppnådd.

Den krystallisering tilnærmingen som gjør at den ovennevnte feat er ENACT. ENACT innskudd ZIF-8 kjerner på et substrat direkte fra crystal's forløper sol. Tilnærming benytter EPD for en svært kort periode (1-4 min) rett etter induksjon tiden (tiden når kjerner vises i forløperen sol). Anvendelsen av et elektrisk felt til ladet MOF kjerner driver dem mot en elektrode med en forandring som er proporsjonal med styrken på elektriske feltet utlignet (E), electrophoretic mobilitet av kolloid (μ) og konsentrasjonen av kjerner (Cn) som vist i formler 1 og 2.

Equation 1
(Formel 1)

Equation 2
(Formel 2)

her
v = hastigheten drift
Ζ = zeta potensialet i kjerner,
Εo = permittivity vakuum,
Εr = dielektrisk konstant, og
Η = viskositet av forløperen sol.

Derfor, ved å kontrollere E og løsningen pH (som bestemmer ζ), pakking tettheten av kjerner kan kontrolleres. Etterfølgende veksten av tett pakket kjerner i forløperen sol kan forskere å få en svært intergrown polycrystalline film.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

FORSIKTIG: Les nøye de Studer Produktdatablad (MSDS) av kjemikalier som er involvert. Noen av kjemikaliene som brukes i eksperimentet er giftig. Den nåværende metoden innebærer syntesen av nanopartikler. Derfor ta nødvendige forholdsregler. Hele syntese prosedyren må utføres i godt ventilert avtrekksvifte.

Merk: Detaljer om instrumenter, kjemikalier og materialer som er involvert i syntesen av MOF filmene er oppført i tabell 1.

1. utarbeidelse av en metall Salt løsning og koblingsfunksjonalitet løsning for forløper Sol

Merk: For syntese av ZIF-8 film, sink nitrat hexahydrate [Zn (ingen3)2.6H2O] brukes som metall salt og 2-methylimidazole (HmIm) brukes som linker.

  1. For metall salt løsning, løses 2.75 g Zn (ingen3)2.6H2O i 500 mL vann.
  2. For det koblingsfunksjonalitet oppløse 56.75 g HmIm i 500 mL vann og rør det kontinuerlig til en klar løsning oppnås.

2. forberedelse av Cu elektroder

  1. Skjær en høy renhetsgrad kobber folie (med 99,9% renhet, 127 µm tykke) i 4 x 4 cm biter.
  2. For enkel clamping kuttet folien et sett av Cu krokodille klipp, tegne en linje i en avstand på 0,5 cm fra en av kantene på torget folien.
  3. Flat folien ved hjelp av en sylindriske valsen på et rent underlag.
  4. Rengjør de kobber folie grundig ved bad sonication i aceton i 15 min, etterfulgt av badekar sonication i isopropanol i 15 min.
  5. Tørr i kobber folie i en ren atmosfære.

3. vedlegg av underlag til elektroden (katode)

Merk: Valgte en passende substrat innskudd MOF filmen. Metoden kan brukes til AAO (Anodisc, 13 mm-diameter hosting porene med en pore diameter på 0,1 µm), polyakrylonitril (PAN, molekylvekt cut-off: 100 kDa), Cu folie (99,9% renhet, 25 µm tykke), en kjemisk-damp-deponering-baserte Grafén film hviler på en Cu folie11og en hjemmelaget nanoporous karbon film på Cu folie12,13,14.

  1. Plasser ønsket substratet på midten av Cu elektroden på en tape.
  2. Skyll substrat/elektrode samlingen med vann, etterfulgt av isopropanol, og igjen med vann i ca 1 min.
  3. Knytte en nakne Cu elektrode (4 x 4 cm) til anoden. Knytt deretter samlingen substrat/elektrode til katoden.
  4. Justere avstanden mellom de to elektrodene til 1 cm innenfor en 100 mL glass kanne.

4. den VEDTA prosedyre for ZIF-8 filmen

  1. Bland 31.6 g av metall forløper løsningen og 35 g av ligand løsningen i en 100 mL kanne og rør det for 30 s ved romtemperatur å danne den forløper sol.
    Merk: Induksjon tiden ZIF-8 i disse forholdene er mindre enn 60 s og derfor EPD må utføres uten forsinkelse.
  2. Overføre forløper sol til fartøyet hosting elektrodene.
  3. Legg begge elektrodene opp til 3,5 cm merket på elektrodene.
    Merk: Fra våre eksperimenter, vi har observert at bruk det elektriske feltet før 3 min av sol aldring fører til gjennomtrengning av mindre ZIF-8 kjerner i porene i porøse overflater (AAO i dette tilfellet), som må unngås. Derfor aktiveres det elektriske feltet bare etter 3 min, når kjerner blir noe større.
  4. Utføre EPD med en avsetning spenning av 1 V for 4 min. Gjeldende bør være i området 2,5-3,5 mA.
  5. Slutten av EPD, lavere begeret sakte. Vedheft mellom fersk avsatt kjerner og underlaget er svak, må ytterste forsiktighet tas under behandling av underlaget.
  6. Overføre tørket underlaget til en mikroskopisk objektglass. Bruke tape for å holde underlaget på plass.
  7. Krystall veksten, blande 31.6 g av metall salt løsning og 35 g av koblingsfunksjonalitet løsningen i en 100 mL kanne.
  8. Plasserer av mikroskopiske objektglass sammen med underlaget loddrett i forløperen løsningen og la den uforstyrrede 10 h på 30 ° C.
  9. Etter opptil 10 h av krystall veksten, skylle underlaget med vann i 30 minutter og tørk den i en ren atmosfære.

5. den VEDTA prosedyre for ZIF-7 filmen

  1. Syntetisere ZIF-7 filmen på en AAO støtte av en metode lik den som brukes for ZIF-8 filmen, men med følgende forskjeller.
  2. Etter blanding 0,82 g Zn (ingen3) utføre2·6H2O i 30 mL av vannistedenfor (DMF) og 0,72 g av benzimidazole i 30 mL av metanol for 3 min, EPD for 1 min.
  3. Syntetisere en intergrown ZIF-7 film ved immersing ZIF-7 kjerner filmen i en forløper sol inneholder 0.58 g av Zn (ingen3)2·6H2O, 0,3 g av benzimidazole og 30 mL DMF på 110 ° C 4 h.
  4. Kjøle ned løsningen, vaskes ZIF-7/AAO membranen av soaking det i DMF, etterfulgt av tørke det ved 60 ° C i 12 h.

6. membran forberedelse og karakterisering

  1. Utarbeidelse av membranen
    1. For utarbeidelse av en fugemasse, bland godt en lik andel av harpiks og herder den og la blandingen 1t.
    2. Plass ZIF-8/støtte membraner på en 24 mm bred stål plate med 5 mm-diameter hull i midten.
    3. Bruk epoxy langs kantene på underlaget først, og deretter dekke underlaget unntatt 5 mm-diameter hullet i midten.
    4. Tillate epoxy til å tørre over natten.
    5. Bruke stereo mikroskop for å skanne membranen sammen med en kjent referanse skala.
    6. Bruk grafisk programvare for å beregne eksponert område av membranen fra det skannede bildet.
  2. Gass gjennomtrengning test
    Merk: Våre eksperimenter, enkelt-komponent gass gjennomtrengning testene ble utført av Wicke-Kallenbach teknikken i en hjemmelaget gjennomtrengning celle. Massen flyt-kontrollere (MKS) og masse spectrometer brukes i gjennomtrengning oppsettet ble kalibrert innenfor en 5% feil. Massen flyt-kontrollere (MFC) regulert feed og feie gass flyt. AR brukes som feie gassen som bar permeate gassen til en kalibrert masse spectrometer (MS) for en sanntids analyse av permeate konsentrasjonen.
    1. Plass stål platen med membran i rustfritt stål gjennomtrengning cellen.
    2. Sikre lekkasje-trangt ved å plassere Viton o-ringer over og under stål platen og fest skruene. Fjerne adsorbert vannet under syntese, tørr membraner på 130 ° C en H2/Ar atmosfære til en jevn H2 permeance er nådd.
    3. Plassere oppsettet i ovnen og angi temperaturen 130 ° C.
    4. Sikre fôr og feie linjer er forvarmet.
    5. Angi strømningshastigheter gass fôr og feie sidene til 30 mL/min.
    6. Opprettholde et trykk på 0,1 MPa på feeden og feie siden ved å justere Nåleventiler på retentate og permeate siden, henholdsvis.
    7. Beregne permeance når en stabil tilstand er opprettet.
    8. Sakte avkjølt ovnen (i ca 2 timer) til 30 ° C og registrerer verdiene igjen når stabilt er opprettet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

En hjemmelaget EPD oppsett ble brukt til å syntetisere MOF filmene (figur 1). Skanning elektronmikroskop (SEM) bilder og X-ray Diffraksjon (XRD) ble mønstre samlet til ZIF-8 kjerner filmen (figur 2). SEM ble brukt å image overflate og cross-sectional morphologies av AAO støtte, ZIF-8/AAO membran, støpejernsplate, ZIF-8/PAN membran, ZIF-8/Grafén film og ZIF-7/AAO membran (Figur 3). Gass permeance av ZIF-8 membraner ble målt i et temperaturkontrollert membran modul (Figur 4). Innhentet gass separasjon ytelsen til ZIF-8/AAO og ZIF-8/PAN membraner er vist i figur 5. SEM bildene ble brukt til å forstå morphologies av kjerner filmene eller MOF filmer. XRD mønstre ble brukt til å bestemme crystallinity av kjerner filmen. Gass permeance data ble brukt til å analysere transport egenskapene til MOF membraner. Kompakt kjerner filmen viser at ENACT metoden er ganske effektiv i å kontrollere den heterogene nucleation tettheten over et substrat. Etter vekst, filmen morfologi observert av SEM er kompakt og pinhole og synes å være svært intergrown. Gass permeance data viser at H2/C3H8 selektivitet er høyere enn 1000, beviser at MOF filmen er nesten feilfrie.

Figure 1
Figur 1: The EPD oppsett. (en) en AAO er knyttet til en Cu elektrode av to strimler av tape. (b) en parallell montering av katoden og anoden er koblet til en strømkilde. (c) parallell elektrodene er midt i en forløper sol. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: SEM bilder og XRD mønstre av ZIF-8 kjerner filmen. De første to panelene viser (et) et SEM oversiden bilde av ZIF-8 kjerner filmen AAO støtte og (b) tilsvarende cross-sectional morfologi. (c) dette panelet viser XRD mønstre av kjerner filmen (rød) og simulert krystallene (svart). Disse karakteristikkene viser at ZIF-8 kjerner filmen er kompakt, supertynn og krystallinsk. Dette tallet er gjengitt fra han et al. 10 med tillatelse. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: overflaten/cross-sectional morphologies. Disse skjermbildene viser overflaten bilder og cross-sectional morphologies (en) AAO støtte, (b og c) ZIF-8/AAO membran, (d) PAN støtte, og (e og f) ZIF-8/PAN membranen. Disse karakteristikkene vise at ZIF-8 filmene på AAO og PAN støtte er svært intergrown og supertynn. Dette tallet er gjengitt fra han et al. 10 med tillatelse. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: membranen modulen for gass permeance måling. ZIF-8 membraner er forseglet i denne modulen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: Innhentet gass separasjon ytelsen av ZIF-8/AAO og ZIF-8/PAN membraner.
De første to panelene viser gass permeance som en funksjon av kinetic diameter for (en) en ZIF-8/AAO og (b) en ZIF-8/PAN membran ved 25 ° C og 0,1 MPa. De andre to panelene viser den ideelle selektiviteten som en funksjon av kinetic diameter (c) ZIF-8/AAO og (d) ZIF-8/PAN membranen. Disse illustrasjonene viser utmerket gass separasjon ytelsen til ZIF-8 membraner, indikerer at ZIF-8 membraner er nesten feilfrie. Dette tallet er gjengitt fra han et al. 10 med tillatelse. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Det enestående ansiktstrekk av metoden ENACT forhold til de eksisterende metoder15 er at metoden ENACT muliggjør syntesen av svært intergrown, supertynn MOF filmer på en rekke porøs og nonporous underlag. Noen underlaget forbehandling unngås, gjør denne metoden ganske grei for syntese av MOF filmer. Selv om EPD utstyr må benyttes til deponering av en kjerner film, består utstyret av en strømkilde, en metall elektrode og et beger, som er ganske enkel og tilgjengelig. Vi tror at denne lettvinte ENACT metoden utvides til syntesen av en rekke krystallinsk filmer.

ENACT prosessen er enkel å implementere som forberedelse protokollen er relativt enkelt. Dette gjelder spesielt for en gruppe av krystaller som viser raske veksten kinetics selv ved romtemperatur, som MOF-filene. Hele synteseprosessen kan deles inn i 3 hovedtrinn: i) sette opp samlingen elektrode i en forløper sol, ii) å slå på det elektriske feltet samtidig forhåndsberegnede utbruddet (avhengig av kjerner) for en ønsket tidsperiode innskudd n uclei film og iii) soaking kjerner filmen i forløperen sol for vekst og påfølgende intergrowth. Denne prosessen kan tilpasses for en rekke krystallinsk materialer. Den eneste forutsetningen er kunnskap om innledningstiden, størrelsen, kjerner tetthet og zeta potensielle. Denne informasjon kan fås ved karakterisere morfologi og crystallinity av kjerner fra vekst gel av TEM og electron Diffraksjon og måle zeta potensielle.

For vellykket syntesen av høy kvalitet MOF filmer finnes det tre viktige hensyn. (i) electrophoretic avsetning skal utføres bare etter induksjon. For dette, er det nødvendig å analysere utviklingen av kjerner i forløperen sol ved spektroskopiske eller Diffraksjon eller mikroskopiske teknikker. (ii) electrophoretic deponering av kjerner er kritiske. I dette trinnet bør valg av spenning og deponering være nøye laget. En spenning som er for høy eller gangen avsettelse som er for lang, kan føre til avleiring av en tykk kjerner film, og påfølgende veksten tykk MOF filmen reduseres den generelle ytelsen til membranen. På den annen side, en liten spenning vil føre til et lite elektrisk felt og kan føre til dårlig kvalitet film. (iii) i krystall veksten trinn bør vekst tiden være langt nok slik at resulterende MOF filmen er svært intergrown. Hvis næringsstoffene i forløperen sol er oppbrukt før en svært intergrown film er oppnådd, benyttes en fersk forløper sol.

Figur 1a viser et substrat limt til Cu elektroden (katode). Figur 1b illustrerer parallelle montering av katoden og anoden koblet til en strømkilde. Elektrodene er midt i en forløper gel for syntese av MOF filmen (figur 1 c). Etter 4 minutter av EPD av kjerner, en kompakt, er 100 nm-tykk ZIF-8 kjerner film dannet på AAO støtte, som vist i tall 2a og 2b. Filmen består av ZIF-8 kjerner med en gjennomsnittlig størrelse på rundt 40 nm. En XRD av filmen (figur 1 c) bekrefter at kjerner filmen er laget av ZIF-8 krystaller.

En kompakt, svært intergrown ZIF-8 film med en tykkelse på 500 nm genereres på AAO støtte etter at kjerner filmen i syntese sol 10 h (tall 3a - 3 c). En tynnere ZIF-8 film (360 nm) genereres på porøse PAN støtte (tall 3d - 3f). Annen film tykkelser kan tilskrives en litt annen heterogene nucleation tetthet på grunn av forskjeller i porestørrelse AAO og porøs PAN støtte.

Gass permeance av ZIF-8 membraner er testet i modulen membran, som vist i Figur 4. Figur 5 viser én-gass gjennomtrengning resultatene for H2, CO2, N2, CH4, C3H6og C3H8 fra ZIF-8/AAO og ZIF-8/PAN membraner. ZIF-8/AAO membranen viser en stor H2 permeance av 8.3 x 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1, og de ideelle selectivities av H2/CO2, H2/N2, H2 Ugyldig4, H2/C3H6, H2/C3H6og H2/C3H8 er 7.3 ± 0.3, 15.5 ± 1.4, 16,2 ± 1.4, 83.9 ± 7.4 og 2655 ± 131, henholdsvis; mye høyere enn de tilsvarende Knudsen selectivities. Denne høy separasjon forestillingen er en av de beste blant MOF membraner, som er tilskrevet ultrathin selektiv laget (500 nm) og funksjonen nesten feilfrie av membranen. ZIF-8/AAO membranen viser også en høy C3H6 permeance av 9,9 x 10-8 mol m-2 s-1 Pa-1 med en ideell propylen/propan selektivitet av 31,6. AAO-støttede, 500 nm-tykk ZIF-8 filmer viser en av de beste separasjon forestillingene for rensing av propylen fra propan (en omfattende sammenligning med litteratur er tilgjengelig i arbeidet han et al.) 10.

ZIF-8/PAN membranen viser en H2 permeance av 6.1 x 10-7 mol m-2 s-1 Pa-1, og de ideelle selectivities av H2/CO2H2/N2H2ugyldig4, H2/C 3 H6og H2/C3H6H2/C3H8 er 3.3, 13,3, 11.4, 79.0 og 187. Den lavere gass permeance fra ZIF-8/PAN membranen skyldes hovedsakelig betydelig høyere gasstransport motstanden fra PAN støtte sammenlignet med at fra AAO støtte9.

I sammendraget presenterer vi en reproduserbar krystallisering protokoll for MOF filmer og membraner. ENACT tilnærming tillater forskere å kontrollere nøyaktig den heterogene nucleation ved å endre elektrisk felt og deponering tid, selv fra en utvannet forløper løsning. Filmen veksten kan styres uavhengig ved å velge forskjellige vekst forhold og som et resultat, høy ytelse membraner kan syntetiseres.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Vi erkjenner vårt hjem institusjon, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), for sjenerøs støtte. Dette prosjektet har mottatt finansiering fra EUs horisonten 2020 forskning og innovasjon programmet under Marie Skłodowska-Curie gi avtalen nr. 665667. Forfatterne takker Pascal Alexander Schouwink for hans hjelp med XRD.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Zinc nitrate hexahydrate Sigma-Aldrich 96482-500G 98% purity
2-Methylimidazole Sigma-Aldrich M50850-500G 99% purity
Benzimidazole TCI B0054-500G 98% purity
Tape DuPont KPT-1/8
Epoxy GC Electronics 19-823
Copper foil Alfa Aesar 13380.CV 99.9% purity
Power source for EPD Gamry Instruments Interface 1000E Potentiostat
Ultrasonic cleaner MTI corporation VGT-1860QTD
AAO GE Healthcare Life Sciences‎ 6809-7013
PAN Shandong MegaVision The molecular weight cut-off is 100 kDa

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Knebel, A., et al. Defibrillation of soft porous metal-organic frameworks with electric fields. Science. 358, 347-351 (2017).
  2. Brown, A. J., et al. Interfacial microfluidic processing of metal-organic framework hollow fiber membranes. Science. 345, 72-75 (2014).
  3. Dzubak, A. L., et al. Ab initio carbon capture in open-site metal-organic frameworks. Nature Chemistry. 4, 810-816 (2012).
  4. Gascon, J., Kapteijn, F. Metal-organic framework membranes-high potential, bright future. Angewandte Chemie International Edition. 49, 1530-1532 (2010).
  5. Liu, X., Wang, C., Wang, B., Li, K. Novel Organic-Dehydration Membranes Prepared from Zirconium Metal-Organic Frameworks. Advanced Functional Materials. 27, 1-6 (2017).
  6. Zhang, F., et al. Hydrogen selective NH2-MIL-53(Al) MOF membranes with high permeability. Advanced Functional Materials. 22, 3583-3590 (2012).
  7. Kwon, H. T., Jeong, H. -K. In situ synthesis of thin zeolitic-imidazolate framework ZIF-8 membranes exhibiting exceptionally high propylene/propane separation. Journal of the American Chemical Society. 135, 10763-10768 (2013).
  8. Hou, J., Sutrisna, P. D., Zhang, Y., Chen, V. Formation of ultrathin, continuous metal-organic framework membranes on flexible polymer substrates. Angewandte Chemie International Edition. 55, 3947-3951 (2016).
  9. Barankova, E., Tan, X., Villalobos, L. F., Litwiller, E., Peinemann, K. V. A metal chelating porous polymeric support: the missing link for a defect-free metal-organic framework composite membrane. Angewandte Chemie International Edition. 56, 2965-2968 (2017).
  10. He, G., Dakhchoune, M., Zhao, J., Huang, S., Agrawal, K. V. Electrophoretic Nuclei Assembly for Crystallization of High-Performance Membranes on Unmodified Supports. Advanced Functional Materials. In press (2018).
  11. Li, X., et al. Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils. Science. 324, 1312-1314 (2009).
  12. Rodriguez, A. T., Li, X., Wang, J., Steen, W. A., Fan, H. Facile synthesis of nanostructured carbon through self-assembly between block copolymers and carbohydrates. Advanced Functional Materials. 17, 2710-2716 (2007).
  13. Huang, S., et al. Large-area single-layer graphene membranes by crack-free transfer for gas mixture separation. Nature Communications. Accepted (2018).
  14. Agrawal, K. V., Dakachoune, M., Huang, S., He, G., Dudani, N. Ultrahigh flux gas-selective nanoporous carbon membrane and manufacturing method thereof. Patent. Application PCT/EP2017/057684 (2017).
  15. Liu, J., Wöll, C. Surface-supported metal-organic framework thin films: fabrication methods, applications, and challenges. Chemical Society Reviews. 46, 5730-5770 (2017).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics