H2/CO2分離のためのポリドパミン修飾により、ZIF-8/ポリスルホン混合マトリックス膜の選択性を改善する

ガス分離膜は、CO2の捕獲、貯蔵、および使用率（CSU）、特にH2/CO2隔離に不可欠です。ただし、ガラス状とゴム状のポリマー膜の両方が、これらのガスの運動直径の違いが小さいため、H2/CO2分離の選択性が比較的低くなります。混合マトリックス膜（MMMS）を確立する本研究は、ポリスルホン（PSF）非対称膜とブレンドされたナノサイズのゼオライトイミダゾレートフレームワーク（ZIF-8）で構成されています。ZIF-8負荷を最大10重量％のMMMSのガス輸送特性（H2、CO2、N2、およびCH4）をテストし、光ガスの浸透（H2およびCO2など）に大幅な改善を示しました。さらに、堆積ポリドパミン（PDA）層は理想的なH2/CO2選択性をさらに高め、PDA修飾MMMはH2/CO2分離膜のロベソン上限に近づきました。したがって、PDA修正後の戦略は、MMMSの欠陥を効果的に修復し、H2/CO2選択性を改善できます。

Gas separation membranes are essential for the capture, storage, and utilization (CSU) of CO2, especially for H2/CO2separation. However, both glassy and rubbery polymer membranes lead a relatively poor selectivity for H2/CO2 separation because the differences in kinetic diameters of these gases are small. The present study establishing the mixed matrix membranes (MMMs) consist of a nano-sized zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8) blended with the polysulfone (PSf) asymmetric membranes. The gas transport properties (H2, CO2, N2, and CH4) of MMMs with a ZIF-8 loading up to 10 wt% were tested and showing significant improvement on permeance of the light gases (e.g., H2 and CO2). Moreover, the depositional polydopamine (PDA) layer further enhanced the ideal H2/CO2 selectivity, and the PDA-modified MMMs approach the Robeson upper bound of H2/CO2 separation membranes. Hence, the PDA post-modification strategy can effectively repair the defects of MMMs and improved the H2/CO2selectivity.