超薄碳分子筛(CMS)膜可能不是理想的隔离工业上重要的化学混合物。然而,KAUST研究人员指出，如果确保正确的CMS膜厚度，它可以为更节能的化学产品净化提供动力。
碳分子筛膜广泛用于工业过程中分离化学物质和气体，但这种过程是能源密集型的。图片来源:阿卜杜拉国王科技大学Anastasia Serin。亚博老虎机网登录
CMS膜能够净化液体或气体的混合物，只允许特定的分子通过其亚纳米大小的孔。目前，化学工业主要采用以热为基础的过程，如蒸馏，来分离产品混合物，但这些过程消耗约10%的全球能源输出。
这种情况是高度不可持续的。我们相信，这些能源密集型分离的很大一部分可以被更环保的膜分离所取代。
Wojciech Ogieglo，阿卜杜拉国王科技大学研究科学家亚博老虎机网登录
CMS膜是通过在合适的平台上沉积一层富含碳的聚合物而形成的，随后加热将聚合物转化为微孔CMS膜。
CMS材亚博网站下载料在各种高能量膜基气体分离应用中显示出迄今为止最好的性能。
英戈·皮努，阿卜杜拉国王科技大学组长亚博老虎机网登录
”这些材料在化亚博网站下载学上也特别坚固。它们在塑料生产或温室气体捕获等情况下很有前景，因为它们即使在非常恶劣的化学环境和高温下也能可靠地发挥作用”,表示Ogieglo。
CMS膜研究的一个要点是提高CMS膜的厚度，以减少分离化学混合物所需的能量。“直觉上，人们可以认为薄膜越薄越好，”他说Ogieglo。
更薄的CMS层对通过其孔的分子的运输阻力最小。然而，研究人员观察到，当它们发展到50 nm以下的CMS薄膜时，CMS层是高度紧凑的，并表现出低微孔隙率。
“这种极薄的薄膜构成的传输阻力比预期的要大得多，”Ogieglo补充道。研究小组发现，较厚的300纳米CMS薄膜具有显著更高的微孔隙率。
我们认为，在膜的厚度范围内一定存在一个最佳点，即不太薄，也不太厚，在这个范围内膜的性能是最佳的。我们目前正试图找出不同薄膜材料的最佳位置亚博网站下载．
Wojciech Ogieglo，阿卜杜拉国王科技大学研究科学家亚博老虎机网登录
”研究结果将为该团队更广泛的努力提供依据，以创建可扩展的、为行业准备的CMS分离膜。我们目前正在扩大CMS复合膜的生产，以测试它们在膜组件中的性能和长期稳定性,”皮诺。
膜厚度的甜点提供了可持续的分离
KAUST的科学家们正在开发一种特殊的膜，使工业化学和固体分离更加环保。视频资料:Anastasia Serin，阿卜杜拉国王科技大学。亚博老虎机网登录
期刊引用:
Ogieglo, W。et al。(2021)纳米约束对超薄碳分子筛膜结构发展和有机溶剂诱导膨胀的影响。应用材料及界面亚博网站下载．doi.org/10.1021/acsami.1c03392．
来源:https://discovery.kaust.edu.sa/en