GO-guided direct growth of highly oriented metal-organic framework nanosheet membranes for H(2)/CO(2) separation.
GO-guided direct growth of highly oriented metal-organic framework nanosheet membranes for H(2)/CO(2) separation.
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GO引导直接生长高度定向金属有机骨架纳米片膜用于H-2/CO2分离
DOI：
10.1039/c7sc04815g
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发表时间：
2018-05-07
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Zhang X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li Y;Liu H;Wang H;Qiu J;Zhang X
通过直接生长策略制备了高度取向的二维纳米片金属有机框架膜。高度取向的金属-有机骨架（MOF）膜对于实际分离应用是有吸引力的，但是这种膜的可规模化制备，特别是在标准管状支撑物上的可规模化制备仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告了一种新的自下而上的策略，直接生长高度取向的Zn 2（BIm）4（BIm =苯并咪唑）ZIF纳米片管状膜，基于氧化石墨烯（GO）引导的ZnO纳米粒子（NP）的自转换。通过我们的方法，限制在衬底和GO纳米层之间的ZnO纳米颗粒的薄层自转换成高度取向的Zn 2（bIm）4纳米片膜。所得膜的厚度约为200 nm，表现出优异的H2/CO2气体分离性能，H2性能为1.4 × 10-7 mol m-2 s-1 Pa-1，理想的分离选择性约为106。该方法可以很容易地扩大规模，并扩展到其他类型的锌基MOF纳米片膜的合成。重要的是，我们的策略特别适合于通过其他方法无法大规模制造管状MOF膜。
A highly oriented 2D nanosheet metal–organic framework membrane is fabricated by a direct growth strategy. Highly oriented, ultrathin metal–organic framework (MOF) membranes are attractive for practical separation applications, but the scalable preparation of such membranes especially on standard tubular supports remains a huge challenge. Here we report a novel bottom-up strategy for directly growing a highly oriented Zn2(bIm)4 (bIm = benzimidazole) ZIF nanosheet tubular membrane, based on graphene oxide (GO) guided self-conversion of ZnO nanoparticles (NPs). Through our approach, a thin layer of ZnO NPs confined between a substrate and a GO ultrathin layer self-converts into a highly oriented Zn2(bIm)4 nanosheet membrane. The resulting membrane with a thickness of around 200 nm demonstrates excellent H2/CO2 gas separation performance with a H2 performance of 1.4 × 10–7 mol m–2 s–1 Pa–1 and an ideal separation selectivity of about 106. The method can be easily scaled up and extended to the synthesis of other types of Zn-based MOF nanosheet membranes. Importantly, our strategy is particularly suitable for the large-scale fabrication of tubular MOF membranes that has not been possible through other methods.
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