氫氣作為未來清潔能源的關(guān)鍵組成部分,其分離和純化技術(shù)尤為重要。然而,傳統(tǒng)的氫氣分離方法,如變壓吸附和低溫蒸餾,往往面臨著能耗高、復(fù)雜性大的挑戰(zhàn)。相較之下,基于膜的分離方法因其低能耗、簡單操作等優(yōu)勢,逐漸成為熱點研究方向。然而,目前傳統(tǒng)膜材料在氫氣分離中存在透過性與選擇性之間的固有權(quán)衡,如何同時提升這兩項關(guān)鍵性能指標成為行業(yè)面臨的重要難題。
圖1 氫氣溢流機制示意圖
ZIF-67凝膠作為功能性骨架材料,為鈀納米顆粒提供了良好的分布環(huán)境,不僅避免了納米顆粒的聚集現(xiàn)象,還保留了高比表面積和均勻的孔道結(jié)構(gòu)。通過與PIM-1基質(zhì)結(jié)合,制備了Pd@ZIF-67 gel/PIM-1混合基質(zhì)膜,并通過透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)等多種表征手段(圖2、圖3),確認了該膜結(jié)構(gòu)中的鈀顆粒均勻分布,形成了有效的氫氣傳輸通道。
圖3:混合基質(zhì)膜橫截面及Pd元素分布
他們的研究成果表明,通過將鈀功能化ZIF-67凝膠與PIM-1基質(zhì)相結(jié)合,并利用氫氣溢流機制,可以顯著提升混合基質(zhì)膜的氫氣分離性能,為下一代氫氣分離膜材料的開發(fā)提供了創(chuàng)新性的設(shè)計思路和技術(shù)路徑。這種創(chuàng)新型材料的潛力不僅限于氫氣分離,在其他氣體分離或催化領(lǐng)域也同樣值得進一步探索。希望該工作能夠推動Pd@ZIF-67凝膠/PIM-1混合基質(zhì)膜在工業(yè)氫氣分離領(lǐng)域的實際應(yīng)用,為實現(xiàn)清潔能源的高效利用貢獻力量。
注:歡迎開展合作研究,有意者請來信郵箱(shaofeiwang@hnu.edu.cn)。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202417186
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