Ultrathin 높은 성능 금속-유기 프레임 워크 막의 전기 이동 화

Chemistry

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Summary

간단 하 고, 재현성, 다양 한 다공성의 수정 되지 않은 넓은 범위에 intergrown, 다 결정 금속-유기 프레임 워크 세포 막의 합성에 대 한 접근 및 비 다공성 제공 됩니다.

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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).

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Abstract

우리는 다양 한 수정 되지 않은 다공성 및 비 다공성 지원 (고분자, 세라믹, 금속, 탄소, 그리고 그래 핀)에 얇은, 고도로 intergrown 다 결정 금속-유기 프레임 워크 (MOF) 세포 막의 합성을 보고합니다. 우리 ENACT 접근 불린다 소설 결정 화 기술 개발: 전기 이동 핵 어셈블리 (ENACT) 높은 intergrown 박막의 결정 화에 대 한. 이 접근을 선택한 기판 통해 선구자 솔에서 직접 전기 이동 증 착 (EPD)에 MOFs의 이기종 nucleation의 높은 밀도 대 한 수 있습니다. 잘 포장 된 MOF 핵의 성장을 매우 intergrown 다 MOF 영화 이끌어 낸다. 우리는 간단한 이렇게 얇은, intergrown 비 석 이미 프레임 워크 (ZIF)-7와 ZIF-8 영화의 합성에 사용 될 수 있다는 것을 보여줍니다. 결과 500 nm 두께 ZIF 8 막 보여 상당히 높은 H2 permeance (10-6 mol m-2의 -1 펜 실바 니 아-1x 8.3)와 이상적인 가스 selectivities (7.3 H2/CO2, H2/N2, 15.5 H2/CH4, 및 H2/C3H82655 16.2). C3H6/C3H8 분리에 대 한 매력적인 성능 이기도 (a C3H6 permeance 9.9 x 10-8 몰 m-2 s-1 펜 실바 니 아-1 와 C3H의 달성 6/C3H8 이상적인 선택도 31.6 25 ° C에서의)입니다. 전반적으로, ENACT 과정 그것의 단순 때문 성공 결정 물자의 광범위의 intergrown 박막을 합성 하도록 확장할 수 있습니다.

Introduction

얇은 분자 체질 하 세포 막 분자의 분리에서 고 에너지 효율성을 제공 하 고 연료, 콜로라도2 캡처, 물 정화, 솔벤트 복구, 1,2의 전반적인 비용을 줄일 수 있습니다. MOFs 관련된 isoreticular 합성 화학 및 결정 화 비교적 간단한3분자 체질 하 세포 막의 합성에 대 한 자료의 유망한 클래스는. 날짜, MOF 막 이루어진 ZIF-4,-7,-8의-9,-11,-67,-90,-93, UiO-66, 동아-1, 그리고 밀-53 이었다고 보고4,5을 포함 한 다양 한 결정 구조. 이러한 막 여 다공성 지원에 높은-품질 다 MOF 영화 crystallizing 합성 됩니다. 일반적으로, 높은 분리 선택도를, 그것이 다 MOF 영화 (pinholes 곡물 경계 결함 등)에 결함을 줄이기 위해 필요 합니다. 결함을 줄이기 위해 편리한 접근 두꺼운 필름을 구체화 하는 것입니다. 아니나 다를까, 몇몇 이전 보고의 MOF에 막 끝났다 매우 두꺼운 (5 µ m). 불행 하 게도, 두꺼운 필름 막 permeance 제한 긴 확산 경로를 리드. 따라서, 선택도 향상 하는 동안 permeance 희생 이다. 이 트레이드 오프를 우회, ultrathin 구체화 하는 방법을 개발 하는 것이 필수적입니다 (< 0.5 µ m 두께), 결함이 없는 MOF 영화.

ZIF-8은 가장 집중적으로 뛰어난 화학 및 열 안정성과 간단한 결정 화 화학6,7막 합성에 대 한 MOF를 공부 했다. 지금까지 보고 된 ultrathin ZIF-8 세포 막 표면 화학 또는 ZIF-8의 이기종 nucleation를 선호 하는 intergrown 다 영화에 대 한 필수적인 기본 다공성 기판의 토폴로지를 변경 하 여 실현 되고있다. 예를 들어, 첸은. (3-aminopropyl) triethoxysilane-수정 된 티 오2에 1 µ m 두께 ZIF-8 영화의 합성을 보고-코팅된 poly(vinylidene fluoride) (PVDF) 중공 섬유8. 그들은 높은 이기종 nucleation 밀도 관찰 하 고 표면 화학과 nanostructure의 동시 수정에 그것을 돌렸다. Peinemann 그룹은 금속 킬레이트 화, polythiosemicarbazide (PTSC) 지원9ultrathin ZIF 8 막을 보도 했다. 이 독특한 금속 킬레이트 화 능력 PTSC ZIF-8는, 연속적으로, 높은-성능 ZIF-8 세포 막의 이기종 nucleation 홍보 아연 이온 바인딩 이끌어 냈다. 일반적으로, 높은-성능 MOF 막;의 합성을 용이 하 게 기판 화학과 nanostructure 튜닝 그러나, 이러한 방법은 매우 복잡 하 고, 그리고 일반적으로 다른 매력적인 MOF 구조에서 MOF 막 합성을 다시 적용할 수 없습니다.

여기, 우리는 매우 여러 가지 결정 자료10의 intergrown 박막 형성을 다시 수 있는 간단 하 고 다재 다능 한 결정 화 접근을 사용 하 여 ZIF-8 영화 intergrown의 ultrathin, 합성을 보고 합니다. 우리는 ZIF-8와 ZIF-7 영화 준비 과정을 크게 단순화 어떤 기판 전처리 없이도 준비의 예를 보여줍니다. ZIF-8 영화는 다양 한 기판 (세라믹, 폴리머, 금속, 탄소, 그리고 그래 핀)에 준비가 되어 있습니다. 양극 알루미늄 산화물 (AAO) 지원에 500 nm 두께 ZIF-8 영화는 매력적인 분리 성능을 표시합니다. 8.3 x 10-6 mol m-2 s-1 펜 실바 니 아-1 와 7.3 (H2/CO2), 15.5 (H2/N2), 16.2 (H2/CH4), 및 2655 (H의 매력적인 이상적인 selectivities의 높은 H2 permeance 2/C3H8) 달성 된다.

위에서 언급 한 묘기를 가능 하 게 결정 화 접근 ENACT 이다. ENACT은 크리스털의 선구자 솔에서 직접 기판에 ZIF-8 핵 예금. 접근 유도 시간 (때 핵 선구자 솔에 표시 하는 시간) 직후 아주 짧은 시간 (1-4 분) 동안 EPD을 이용 한다. 충전된 MOF 핵에 전기 분야의 응용 적용된 전기장 (E), (μ), 콜 로이드의 전기 이동 성과의 농도의 강도에 비례 하는 플럭스와 전극 쪽으로 그들을 드라이브합니다 방정식 1와 2에서와 같이 핵 (Cn).

Equation 1
(식 1)

Equation 2
(식 2)

여기,
v = 드리프트 속도
Ζ = 핵의 제타 전위
Εo = 진공의 유전율
Εr = 유 전체 상수와
Η = 선구자 솔의 점성.

따라서, 전자 및 솔루션 pH (는 ζ 결정)을 제어 하 여 핵의 패킹 조밀도 제어할 수 있습니다. 선구자 솔에 조밀 하 게 포장 하는 핵의 연속적인 성장 연구원을 매우 intergrown 다 결정 필름을 얻을 수 있습니다.

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Protocol

주의: 읽기 신중 하 게 관련 된 화학 물질의 물질 안전 데이터 시트 (MSDS). 일부는 실험에 사용 된 화학 물질의 독성이 있다. 현재 방법은 나노 입자의 합성을 포함 한다. 따라서, 적절 한 예방 조치. 환기가 증기 두건에서 전체 합성 절차를 수행 해야 합니다.

참고: 악기, 화학 물질, MOF 영화의 합성에 관련 된 자료의 세부 정보는 표 1에 나열 됩니다.

1. 준비 금속 소금 솔루션 및 링커 솔루션의 선구자 솔에 대 한

주: ZIF-8 영화의 합성, 아연 질 산 hexahydrate [Zn (3)2.6H2O] 사용 금속 소금으로 하 고 2-methylimidazole (HmIm) 링커로 사용 된다.

  1. 금속 소금 솔루션에 대 한 Zn (3)2.6H2O 물 500 ml에서의 2.75 g을 분해.
  2. 링커 솔루션 56.75 g HmIm의 물 500 mL에 녹이 고 명확한 해결책을 얻을 때까지 계속 저 어.

2입니다. Cu 전극의 준비

  1. 4 x 4 cm 조각으로 (99.9% 순도, 127 µ m 두께)와 고 순도 구리 호 일을 잘라.
  2. Cu 악어 클립의 집합을 잘라 호 일 죄의 용이성을 위해 사각 호 일의 가장자리 중 하나에서 0.5 cm의 거리에서 선을 그립니다.
  3. 원통형 롤러를 사용 하 여 깨끗 한 표면에 호 일을 평평 하 게.
  4. 15 분, 15 분 동안 소 프로 파 놀에 목욕 쥡니다 다음 아세톤에 목욕 쥡니다, 구리 포 일을 철저 하 게 청소.
  5. 깨끗 한 분위기에서 구리 포 일을 건조.

3. 기판 전극 (음극)을 부착

참고: MOF 필름을 예금 하는 적절 한 기질을 선택 했다. 메서드는 AAO (Anodisc, 0.1 μ m의 기 공 직경 13 m m 직경 호스팅 모 공), polyacrylonitrile에 적용할 수 있는 (팬, 분자량 컷오프: 100 kDa), Cu 호 일 (99.9% 순도, 25 µ m 두께), 화학 증기 증 착 물질 그래 핀 필름에는 Cu 호 일11, 그리고 수 제 성공 탄소 필름 Cu 호 일12,,1314에.

  1. 조심 스럽게 테이프를 사용 하 여 Cu 전극의 센터에 원하는 기판 위치.
  2. 기판/전극 어셈블리 소 프로 파 놀, 다음 물으로 다시 약 1 분 물으로 린스.
  3. 양극에 벌 거 벗은 Cu 전극 (4 x 4 cm)를 연결 합니다. 다음에 음극 기판/전극 어셈블리를 연결 합니다.
  4. 100 mL 유리 비 커 안에 1 cm 두 전극 사이의 거리를 조정 합니다.

4. ZIF-8 영화에 대 한 절차를 제정

  1. 31.6 g 금속 전조 솔루션 및 100 mL 비 커에 ligand 솔루션의 35 g을 혼합 하 고 30에 대 한 저 어 선구자 솔을 실 온에서 s.
    참고: 이러한 조건에서 ZIF-8의 유도 시간입니다 미만 60 s 고, 따라서, EPD는 지체 없이 실시 하는.
  2. 전극 호스팅 선박 선구자 솔을 전송 합니다.
  3. 전극에 3.5 cm 마크까지 두 전극을 담가.
    참고: 우리의 실험에서 우리는 관찰 전에 솔 노화의 3 분의 다공성 기판 (AAO이 특정 경우에), 피해 야 하는 숨 구멍으로 작은 ZIF-8 핵의 침투에 리드 전기장을 적용 그. 따라서, 전기 분야 켜져 3 분 후에 핵 다소 커질 때.
  4. 1 V 4 분의 증 착 전압 EPD를 실시 합니다. 현재는 2.5-3.5 mA의 범위에 있어야 합니다.
  5. EPD는의 끝에, 비 커를 천천히 낮춥니다. 약한 갓 예금 된 핵과 기판 사이의 접착으로, 기판 처리 하는 동안 최대한 배려를가지고 한다.
  6. 미세한 유리 슬라이드에 말린된 기판 전송. 테이프를 사용 하 여 기판 장소에서 개최.
  7. 결정 성장, 금속 소금 솔루션 및 35 g 100 mL 비 커에 링커 솔루션의 31.6 g 섞는다.
  8. 전조 솔루션에 기판 함께 미세한 유리 슬라이드를 수직으로 배치와 30 ° c.에 10 h 그대로 두고
  9. 최대 10 h의 결정 성장, 후 기판 30 분 물으로 린스 하 고 깨끗 한 분위기에서 건조.

5. ZIF-7 영화에 대 한 절차를 제정

  1. 사용 하지만 다음과 같은 차이점이 ZIF-8 영화와 비슷한 방법으로 AAO 지원에 ZIF-7 영화 음성 합성.
  2. (3) Zn의 0.82 g를 혼합 후2·6H2O 30 ml에서 dimethylformamide (DMF)과 3 분, 메탄올 30 mL에 benzimidazole의 0.72 g 수행 1 분 동안 EPD.
  3. ZIF-7 핵 영화 선구자 솔 Zn (3)2·6H2O의 0.58 g, 0.3 g의 benzimidazole, 그리고 110 ° C 4 h에서 DMF의 30 mL에에서 immersing 하 여 intergrown ZIF-7 영화 음성 합성.
  4. 솔루션을 냉각, 후 12 h 60 ° C에서 건조 뒤 DMF에 몸을 담글 하 여 ZIF-7/AAO 멤브레인을 씻어.

6. 막 준비 및 특성화

  1. 막의 준비
    1. 실 란 트의 준비에 대 한 수 지는 경화제의 동등한 비율을 철저 하 게 혼합 하 고 1 시간에 대 한 혼합물을 두고.
    2. ZIF-8/지원 막 센터에서 5 m m 직경 구멍 24 m m 와이드 스틸 디스크에 배치 합니다.
    3. 처음에 기판의 가장자리를 따라 에폭시를 적용 하 고, 그 후, 중앙에 5 m m 직경 구멍을 제외한 기판 커버.
    4. 하룻밤 건조에 에폭시를 허용 합니다.
    5. 스테레오 현미경을 사용 하 여 알려진된 기준 규모 함께 막 스캔.
    6. 그래픽 소프트웨어를 사용 하 여 스캔 한 이미지에서 막의 노출된 영역을 계산.
  2. 가스 투과 테스트
    참고: 우리의 실험에서 단일 구성 요소 가스 투과 테스트 실행 되었다 만든 투과 셀에서 Wicke Kallenbach 기술에 의해. 질량 유량 컨트롤러 (MKS)와 투과 설정에 사용 되는 질량 분 서 계는 5% 오차 범위 내에서 보정 했다. 질량 유량 컨트롤러 (MFC) 피드와 가스 흐름 율 통제. 아칸소 보정된 질량 분석기 (MS) permeate 가스 운반 청소 가스 permeate 농도 실시간 분석을 위해 사용 됩니다.
    1. 스테인리스 스틸 투과 셀에는 막으로 강철 디스크를 놓습니다.
    2. Viton O-링 위의 배치 하 여, 강철 디스크 아래 누출 단단한 적합을 확인 하 고 나사를 고정. 제거 하려면 흡착된 물 합성 하는 동안, H2/Ar 분위기에서 130 ° C에서 막 건조 한 꾸준한 H2 permeance에 도달할 때까지.
    3. 설정 오븐 안에 놓고 130 ° c 온도 설정
    4. 피드 라인 preheated 청소를 확인 합니다.
    5. 피드 및 30 mL/min를 청소 면에 가스 흐름 율을 설정 합니다.
    6. 피드 및는 retentate에 니 들 밸브를 조정 하 여 스윕 측 및 permeate 측에서 0.1 MPa의 압력을 각각 유지 한다.
    7. 일단 정상 상태 설정 되는 permeance를 계산 합니다.
    8. 천천히 30 ° C를 (약 2 시간)에 오븐을 진정 하 고 안정적인 상태 설정 되 면 다시 값을 기록 합니다.

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Representative Results

수 제 EPD 설정 MOF 영화 (그림 1) 합성에 사용 되었다. 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미지 및 x 선 회절 (XRD) 패턴 ZIF-8 핵 영화 (그림 2)에 대 한 수집 했다. SEM 이미지 AAO 지원, ZIF-8/AAO 멤브레인, 팬 지원, ZIF-8/팬 막, ZIF-8/그래 핀 필름, ZIF-7/AAO 멤브레인 (그림 3)의 표면 및 횡단면 형태학에 사용 되었다. ZIF-8 세포 막의 가스 permeance 막 온도 제어 모듈 (그림 4)에서 측정 했다. ZIF-8/AAO와 ZIF-8/팬 막의 획득된 가스 분리 성능은 그림 5에 표시 됩니다. SEM 이미지 핵 영화 또는 MOF 영화의 형태학을 이해 하는 데 사용 되었습니다. XRD 패턴 핵 영화 화도 결정 하기 위해 사용 되었다. 가스 permeance 데이터 MOF 막의 물성을 분석에 사용 되었다. 소형 핵 영화 ENACT 메서드는 기판 위에 이기종 nucleation 밀도 조절에 매우 효율적입니다 보여 줍니다. -성장, SEM으로 관찰 하는 영화 형태 콤팩트 하 고 핀 홀 무료 이며 매우 intergrown 것 처럼 보인다. 가스 permeance 데이터 표시 H2/C3H8 선택도 1, 000, MOF 영화는 거의 증명 보다 높은 결함-무료.

Figure 1
그림 1: The EPD 설정. (a)는 AAO 기판 테이프의 2 개의 지구에 의해 Cu 전극에 첨부 됩니다. (b) 병렬 어셈블리는 음극과 양극의 전원에 연결 되어 있습니다. (c)는 병렬 전극 선구자 자리에 몰입 하 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2: SEM 이미지와 ZIF-8 핵 영화의 XRD 패턴. 처음 두 패널 표시 (a) ZIF-8 핵 영화의 sem의 탑 뷰 이미지 AAO 지원 및 (b) 해당 횡단면 형태에. (c)이이 패널이 보여줍니다 시뮬레이션된 결정의 핵 영화 (빨간색)의 XRD 패턴 (검정). 이러한 characterizations ZIF-8 핵 영화는, ultrathin, 콤팩트 하 고 결정 하는 방법을 보여 줍니다. 이 그림은 그 외 여러분 에서 재현 허가 10 . 저작권 윌에 VCH Verlag GmbH & Co. 본사. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3: 표면/교차 sectional 형태학. 이러한 패널 표시 표면 이미지와 (a)는 AAO 지원 (b , c)의 횡단면 형태학은 ZIF-8/AAO 멤브레인, (d)는 팬 지원, 및 (ef) ZIF-8/팬 막. 이러한 characterizations AAO 및 팬 지원에 ZIF-8 영화는 매우 intergrown와 ultrathin 보여줍니다. 이 그림은 그 외 여러분 에서 재현 허가 10 . 저작권 윌에 VCH Verlag GmbH & Co. 본사. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4: 가스 permeance 측정에 대 한 막 모듈. ZIF-8 세포 막이이 모듈 안에 밀봉 된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5: 획득된 가스 분리 성능 ZIF-8/AAO와 ZIF-8/팬 막의.
처음 두 패널은 () ZIF-8/AAO 키네틱 직경 및 25 ° C 및 0.1 MPa (b) ZIF-8/팬 막의 기능으로 가스 permeance를 보여줍니다. 다른 두 패널 ZIF-8/AAO와 (d) ZIF-8/팬 막 (c)에 대 한 운동 직경의 기능으로 이상적인 선택도 표시합니다. 이 숫자 나타내는 ZIF 8 막 거의 ZIF-8 세포 막의 우수한 가스 분리 성능을 보여 결함-무료. 이 그림은 그 외 여러분 에서 재현 허가 10 . 저작권 윌에 VCH Verlag GmbH & Co. 본사. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

기존 방법15 에 관하여 ENACT 메서드의 뛰어난 기능 ENACT 메서드를 사용 하면 다양 한 다공성 및 nonporous 기판에 높은 intergrown, ultrathin MOF 영화 합성 수 이다. 이 메서드를 MOF 영화의 합성에 대 한 매우 간단 합니다 만드는 모든 기판 전처리는 피 한다. EPD 장비 핵 영화의 증 착에 사용 되는, 장비 전원, 금속 전극과 비 커, 매우 간단 하 고 액세스할 수 있는 구성 됩니다. 우리는 다양 한 결정 영화의 합성에이 손쉬운 ENACT 메서드를 확장할 수 있습니다 믿습니다.

ENACT 프로세스 구현 준비 프로토콜은 비교적 간단 하다. 이것은 특히 MOFs 같은 실내 온도 에서도 빠른 성장 속도 표시 하는 결정의 그룹에 대 한 사실입니다. 전체 합성 과정은 전체 3 단계로 세분화 될 수 있습니다: i) ii) 켜기 전기 분야 (핵의 크기)에 따라 미리 계산 된 시작 시간에 n 입금을 원하는 기간 동안 선구자 솔에 전극 어셈블리 설정 uclei 필름, 및 iii) 핵 영화 성장 및 후속 intergrowth 선구자 솔에 몸을 담근 채. 이 프로세스는 결정 재료의 범위에 적용할 수 있습니다. 유일한 필요 조건은 유도 시간, 크기, 핵 밀도, 그리고 잠재적인 제타의 기술 이다. 가장 및 전자 회절에 의해 형태학과 성장 젤에서 핵의 결정성을 특성화 제타 잠재력을 측정 하 여이 정보를 얻을 수 있습니다.

높은-품질 MOF 영화의 성공적인 합성에 대 한 세 가지 중요 한 고려 사항이 있다. (i) 전기 이동 증 착 유도 시간 후에 실시 한다. 이 위해, 그것은 광에 의해 전조 솔에 핵의 진화를 분석 하는 데 필요한 또는 회절 또는 현미경 기법. (2) 핵의 전기 이동 증 착은 중요 한 단계 이다. 이 단계에서 전압 및 증 착 시간 선택 신중 하 여야 한다. 전압을 너무 높게 또는 너무 긴 증 착 시간 두꺼운 핵 영화의 증 착으로 이어질 수 그리고 두꺼운 MOF 영화로 이후 성장 막의 전반적인 성능이 저하. 다른 한편으로, 작은 전압 작은 전기 분야를이 끌 것입니다 하 고 가난한 품질 영화로 이어질 수 있습니다. (iii) 결정 성장 단계에서에서 성장 시간 충분히 긴 결과 MOF 영화 매우 intergrown 되도록 해야 합니다. 매우 intergrown 영화 취득 전에 선구자 솔에 영양분 고갈, 신선한 선구자 솔을 사용할 수 있습니다.

그림 1a Cu 전극 (음극)을 접착 기판을 보여줍니다. 그림 1b 는 음극과 양극을 전원에 연결의 병렬 어셈블리를 보여 줍니다. 전극은 MOF 영화 (그림 1c)의 종합을 위한 선구자 젤에 몰두. 그림 2a2b와 같이 소형, 핵의 EPD의 4 분 후 100 nm 두께 ZIF-8 핵 영화 AAO 지원에 형성 된다. 영화는 약 40의 평균 크기 ZIF-8 핵 구성 nm. 영화 (그림 1c)의 XRD 핵 영화 ZIF 8 결정의 이루어집니다 확인 합니다.

소형, 높은 500의 두께와 ZIF-8 영화 intergrown nm 생성 됩니다 AAO 지원 10 h (그림 3a - 3 c)에 대 한 합성 솔에 핵 영화를 떠난 후에. 얇은 ZIF-8 영화 (360 nm) 생성은 다공성 팬 지원 (그림 3 - 3 층)에. 다른 필름 두께 AAO와 다공성 팬 지원의 기 공 크기의 차이 때문에 약간 다른 이질적인 nucleation 밀도를 지정할 수 있습니다.

ZIF-8 세포 막의 가스 permeance 그림 4에 표시 된 막 모듈에서 테스트 됩니다. 그림 5 는 ZIF-8/AAO를 ZIF-8/팬 막 H2, CO2, N2, 채널4, C3H6및 C3H8 에 대 한 단일 가스 투과 결과 보여 줍니다. ZIF-8/AAO 멤브레인이 보여줍니다 10-6 mol m-2 s-1 펜 실바 니 아-1, x 8.3의 상당히 높은 H2 permeance H2/CO2, H2/N2, H2의 이상적인 selectivities /CH4, H2/C3H6, H2/C3H6, 그리고 H2/C3H8 는 7.3 ± 0.3, 15.5 ± 1.4, 16.2 ± 1.4, 83.9 ± 7.4, 및 2655 ± 131, 각각; 해당 Knudsen selectivities 보다는 매우 높이. 이 높은 분리 성능을 ultrathin 선택적 레이어 할당은 MOF 막 중 최고 중 하나입니다 (500 nm) 및 막의 거의 결함이 없는 기능. ZIF-8/AAO 멤브레인 10-8 몰 m-2 s-1 펜 실바 니 아-1 x 9.9의 높은 C3H6 permeance를 31.6의 프로 판 프로필 렌/이상적인 선택도 또한 보여줍니다. AAO 지원, 500 nm 두께 ZIF-8 영화 보기 프로필 렌의 정화에 대 한 최고의 분리 공연 중 프로 판 (문학을 가진 포괄적인 비교는 그 외 여러분에 의해 작업에서 사용할 수 있는)에서 10.

ZIF-8/팬 막-1와 H2/CO2, H2/N2, H2/CH4, H2의 이상적인 selectivities x 10-7 mol m-2의 -1 Pa 6.1의 H2 permeance 보여줍니다 /C 3 H6, H2/C3H6, 그리고 H2/C3H8 있으며 3.3, 13.3, 11.4, 79.0, 187. ZIF-8/팬 막에서 낮은 가스 permeance AAO에서9를 지원 하는 팬 지원에 비해 상당히 높은 가스 전송 저항 때문에 주로 이다.

요약 하면, 선물이 MOF 영화와 막 재현할 수 결정 프로토콜. ENACT 접근 방식을 정확 하 게 제어할 이기종 nucleation 전기 분야와 희석된 전조 솔루션 에서도 증 착 시간을 변경 하 여 연구자를 수 있습니다. 영화 성장 독립적으로 제어할 수 없는 다른 성장 조건을 선택 하 여 하 고, 결과적으로, 높은-성능 막 합성 수 수 있습니다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

우리는 우리의 집 기관 인정은 콜 Polytechnique 연방 공과대 학교 드 로잔 (EPFL), 그것의 관대 한 지원에 대 한. 이 프로젝트는 유럽 연합의 수평선 2020 연구에서 자금 받았다 고 혁신 프로그램 Marie Skłodowska-퀴리 아래 부여 계약 번호 665667. 저자는 XRD로 그의 도움에 대 한 파스칼 알렉산더 Schouwink 감사합니다.

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

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References

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