氢气作为未来清洁能源的关键组成部分,其分离和纯化技术尤为重要。然而,传统的氢气分离方法,如变压吸附和低温蒸馏,往往面临着能耗高、复杂性大的挑战。相较之下,基于膜的分离方法因其低能耗、简单操作等优势,逐渐成为热点研究方向。然而,目前传统膜材料在氢气分离中存在透过性与选择性之间的固有权衡,如何同时提升这两项关键性能指标成为行业面临的重要难题。
图1 氢气溢流机制示意图
ZIF-67凝胶作为功能性骨架材料,为钯纳米颗粒提供了良好的分布环境,不仅避免了纳米颗粒的聚集现象,还保留了高比表面积和均匀的孔道结构。通过与PIM-1基质结合,制备了Pd@ZIF-67 gel/PIM-1混合基质膜,并通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等多种表征手段(图2、图3),确认了该膜结构中的钯颗粒均匀分布,形成了有效的氢气传输通道。
图3:混合基质膜横截面及Pd元素分布
他们的研究成果表明,通过将钯功能化ZIF-67凝胶与PIM-1基质相结合,并利用氢气溢流机制,可以显著提升混合基质膜的氢气分离性能,为下一代氢气分离膜材料的开发提供了创新性的设计思路和技术路径。这种创新型材料的潜力不仅限于氢气分离,在其他气体分离或催化领域也同样值得进一步探索。希望该工作能够推动Pd@ZIF-67凝胶/PIM-1混合基质膜在工业氢气分离领域的实际应用,为实现清洁能源的高效利用贡献力量。
注:欢迎开展合作研究,有意者请来信邮箱(shaofeiwang@hnu.edu.cn)。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202417186
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