On the Order and Orientation in Liquid Crystalline Polymer Membranes for Gas Separation
作者:Joey Kloos、Nico Jansen、Menno Houben、Anna Casimiro、Johan Lub、Zandrie Borneman、Albert P.H.J. Schenning、Kitty Nijmeijer
DOI:10.1021/acs.chemmater.1c02526
日期:2021.11.9
molecular order while the ideal gas selectivity of He and CO2 over N2 increases tremendously (36-fold for He/N2 and 21-fold for CO2/N2) when going from randomly ordered to the highly ordered smectic C morphology. The calculated diffusion coefficients showed a 10-fold decrease when going from randomly ordered membranes to ordered smectic C membranes. It is proposed that with increasing molecular order, the
为了防止温室气体排放到大气中,从天然气、沼气和烟道气中分离CO 2 /CH 4和CO 2 /N 2至关重要。过去几十年来,聚合物膜在气体分离中发挥了关键作用,但这些聚合物通常不是在分子水平上组织的,这导致渗透性和选择性之间的权衡。在这项工作中,证明了液晶 (LC) 聚合物膜中分子有序和取向对气体渗透的影响。使用可聚合液晶的自组装来制备膜可确保在分子水平上控制超分子组织和结构单元的排列。坚固的独立式液晶膜具有各种不同的形态(各向同性、向列相规和近晶 C)和排列(平面和垂直),同时使用相同的化学成分。单一气体渗透率数据表明,渗透率随着分子级数的增加而降低,而He和CO 2相对于N 2的理想气体选择性在进入时大幅增加(He/N 2为36倍,CO 2 /N 2为21倍)。从随机有序到高度有序的近晶C形态。计算得出的扩散系数显示,从随机有序膜到有序近晶 C 膜时,扩散系数降低了 10 倍。据认为,随