Ultrathin polyorganosilica membranes synthesized by oxygen-plasma treatment of polysiloxanes for H2/CO2 separation
Ultrathin polyorganosilica membranes synthesized by oxygen-plasma treatment of polysiloxanes for H2/CO2 separation
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用于 H2/CO2 分离的聚硅氧烷氧等离子体处理合成的超薄聚有机硅膜
DOI：
10.1016/j.memsci.2023.122099
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发表时间：
2023
影响因子：
9.5
通讯作者：
Zhang, Yugang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bui, Vinh;Satti, Varun R.;Haddad, Elizabeth;Hu, Leiqing;Deng, Erda;Zhu, Lingxiang;Lee, Won-Il;Yin, Yifan;Kisslinger, Kim;Zhang, Yugang
聚二甲基硅氧烷（PDMS）的氧等离子体处理在PDMS膜的顶部上诱导了一个可固化的聚有机硅（POSi）层（<10 nm），导致优异的H2/气体分离性能，并提供了一种快速和可扩展的方法来制造坚固的二氧化硅膜，与传统的高温和耗时的溶胶-凝胶方法相比。在这里，我们彻底调查POSi膜衍生自聚（二甲基硅氧烷-co-甲基羟基硅氧烷）（聚（DMS-co-MHOS））含有-SiOH基团，可以更容易地转化为二氧化硅网络比-SiCH 3在PDMS中。的聚硅氧烷的结构和等离子体处理条件（包括等离子体产生功率，氧气流量，腔室压力，和处理时间）上的二氧化硅化学，结构和H2/CO2分离性能的影响进行了系统的确定，以获得结构/性能关系。优化的膜在150 °C下表现出880 GPU的H2渗透性和67的H2/CO2选择性，上级最先进的聚合物膜。当在150 °C下用含有2.8mol%水蒸气的模拟合成气挑战时，膜保持H2/CO2选择性高达46，证明了这些POSi膜用于实际应用的潜力。
Oxygen plasma treatment of polydimethylsiloxane (PDMS) induces an ultrathin polyorganosilica (POSi) layer (<10 nm) on top of a PDMS membrane, leading to excellent H2/gas separation properties and providing a rapid and scalable way to fabricate robust silica membranes compared with conventional high-temperature and time-consuming sol-gel methods. Here, we thoroughly investigate POSi membranes derived from poly (dimethylsiloxane-co-methylhydroxidesiloxane) (poly (DMS-co-MHOS)) containing -SiOH groups that can be more easily converted to silica networks than the -SiCH3in PDMS. The effect of the polysiloxane structure and plasma treatment conditions (including plasma generating powers, oxygen flowrate, chamber pressure, and treatment time) on the silica chemistry, structure, and H2/CO2separation properties are systematically determined to derive structure/property relationships. An optimized membrane exhibits H2permeance of 880 GPU and H2/CO2selectivity of 67 at 150 °C, superior to state-of-the-art polymeric membranes. The membrane retains H2/CO2selectivity as high as 46 when challenged with simulated syngas containing 2.8 mol% water vapor at 150 °C, demonstrating the potential of these POSi membranes for practical applications.
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影响因子：
15
作者：
Kanezashi, Masakoto;Yada, Kazuya;Tsuru, Toshinori
通讯作者：
Tsuru, Toshinori
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DOI：
--
发表时间：
2023
期刊：
Advances in Materials
影响因子：
--
作者：
Leiqing Hu;Kaiwen Chen;Wonmoo Lee;K. Kisslinger;C. Rumsey;Shouhong Fan;Vinh Bui;Narjes Esmaeili;Thien N. Tran;Yifu Ding;Martin Trebbin;C. Nam;M. Swihart;Haiqing Lin
通讯作者：
Haiqing Lin
由大气压等离子体开发的纳米梯度亲水/疏水有机二氧化硅膜可增强渗透汽化性能。
影响因子：
17.1
作者：
Shunnzo Aoyama;Hiroki Nagasawa;M. Kanezashi;T. Tsuru
通讯作者：
T. Tsuru
影响因子：
56.9
作者：
Li, Hang;Song, Zhuonan;Yu, Miao
通讯作者：
Yu, Miao
DOI：
10.1016/j.advmem.2023.100064
发表时间：
2023-01-01
期刊：
ADVANCED MEMBRANES
影响因子：
--
作者：
Bui，Vinh;Tandel，Ameya Manoj;Lin，Haiqing
通讯作者：
Lin，Haiqing