Molecularly نازک رابط بین پلیمر -- برای کارآمد CO2 capture غشاء

آب و هوا شکست ناشی از تولید گازهای گلخانه ای دی اکسید کربن (CO2) در جو است که عمده وجودی با مشکل مواجه بشریت در حال حاضر. قابل قبول ترین راه حل خواهد بود کامل فسخ استفاده از سوخت های فسیلی و یا حداقل سریع کاهش استفاده از آنها توسط همه کشورها در راستای توافق پاریس. این اطمینان خواهد داد که سیاره زمین محدود است توسط 2 C. کاهش تولید گازهای گلخانه ای هستند که آهسته و بسیاری از کشورهای در حال بعید است برای رسیدن به اهداف کاهش.

راه حل های تکنولوژیکی برای عظیم تولید گازهای گلخانه ای CO2 پیشگیری هستند و بنابراین به شدت مورد نیاز است. برخی از فن آوری برای CO2 capture مثلا جذب و توسط مایع آمین و مواد شیمیایی در حال حاضر بالغ می شود در یک مقیاس با این حال آنها پر هزینه و با یک بار از مواد شیمیایی سمی دفع هنگامی که آنها خود را از دست داده CO2 اتصال اموال. فن آوری های جایگزین هستند و بنابراین از اهمیت زیادی.

جداسازی گازها با کمک غشاء در حال ظهور به عنوان یک تکنولوژی کلیدی برای ایجاد یک انرژی پایدار جامعه است. گسترده استقرار غشاء می تواند کمک به جذب مقادیر زیادی دی اکسید کربن ساطع شده در انواع فرآیندهای صنعتی است. در مقایسه با معمولی CO2 capture گاز جدایی با غشاء فراهم می کند یک وعده برای مقرون به صرفه راه حل است. اما برای رسیدن به اقتصادی CO2 capture در مقیاس انبوه غشاء نیاز به چندین بحرانی ویژگی ها: سریع CO2 حمل و نقل از طریق ساختار خود را بالا; CO2 انتخابی (یعنی به کمتر نفوذ مانع برای دیگر گازها); استحکام مکانیکی و مقاومت شیمیایی. علاوه بر این غشاء باید تشکیل شده از مواد هستند که ارزان قیمت در تولید انبوه و این دلیلی است که چرا پلیمرهای آلی, (معمولی پلاستیک و لاستیک) جذاب برای کاربردهای صنعتی است.

فیلم نازک کامپوزیت خاص معماری از غشاء به ارائه ساختار قوی برای کاربردهای صنعتی است. این غشاء که شامل چند عملکردی لایه های (ساخته شده از پلیمرهای آلی) در ساختار آن ارائه یک راه حل خوب برای مقیاس بزرگ CO2 capture. حتی معیار پلیمرهای آلی با جدایی بهترین عملکرد (CO2 بالا نفوذپذیری بالا و CO2/N2 انتخابی) در حال تلاش برای ارائه رضایت بخش جدایی عملکرد به دلیل ناتوانی در فرم به اندازه کافی نازک نقص رایگان و مکانیکی پایدار غشاء.

در این کار ما گزارش برای اولین بار چگونه در نهایت نازک لایه انتخابی (ضخامت چند نانومتر) می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای رسیدن به مطلوب جدایی خواص. ما استفاده کرده اند به خوبی شناخته شده پلیمرها برای این مطالعه: پایه پلی اتر بلوک amide (Pebax-1657) به عنوان انتخابی لایه و polydimethylsiloxane (PDMS) به عنوان قطره قطره شدن لایه و بررسی آنچه اتفاق می افتد با گاز جدایی مالکیت زمانی که ضخامت لایه انتخابی تحت فشار قرار دادند به افراطی از چند نانومتر. ما کشف کرده اند که وقتی انتخابی لایه جداسازی غشاء می شود بسیار نازک آن می تواند به شکل خاص در رابط با قطره قطره شدن لایه در ساختار کامپوزیت. این نانو رابط تحویل داده شده به طور غیر منتظره بالا انتخاب نسبت به CO2. ملایم و فوق کوتاه پلاسما درمان آبگریز PDMS لایه که مورد نیاز است برای ترویج چسبندگی با آب دوست انتخابی لایه نشان داد خود را به عنوان یک ابزار برای کنترل و تنظیم "فعالیت" از مولکولی رابط بین دو پلیمر.

ما در بر داشت که این رابط کاربری ساخته شده تعیین تاثیر بر غشاء CO2 انتخاب. همراه با بالا نرخ نفوذ فعال با ضخامت کم توسعه یافته غشاء به سادگی به منطقه جدایی خواص مورد نیاز برای صنعتی CO2 capture (به عنوان مثال پس از احتراق ضبط سوخت های فسیلی نیروگاه). این نتایج باز های جدید ناشناخته منطقه از رابط-اداره گاز جدایی است که می تواند مورد استفاده توسط مهندسین برای طراحی کارآمد تر غشاء برای انواع برنامه های کاربردی مفید.

###

برای اطلاعات بیشتر در مورد این تحقیقات نگاه کنید به "بحرانی نقش مولکولی رابط در دو لایه Pebax-1657/PDMS nanomembranes در بسیار کارآمد CO2/N2 گاز جدایی" اولنا Selyanchyn روم Selyanchyn و Shigenori Fujikawa, ACS Applied Materials and Interfaces (2020) https://doi.org/10.1021/acsami.0c07344

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.