Article (Périodiques scientifiques)
Gas permeation through single-crystal ZIF-8 membranes
Chen, Chen; Ozcan, Aydin; Yazaydin, A. Ozgur et al.
2019In Journal of Membrane Science, 575, p. 209 - 216
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Mots-clés :
Gas permeation; Ideal selectivity; Metal-organic framework; Single crystal; ZIF-8; Ideal selectivities; Intrinsic selectivity; Metal organic framework; Microstructural features; Polycrystalline metals; Separation performance; Biochemistry; Materials Science (all); Physical and Theoretical Chemistry; Filtration and Separation; General Materials Science
Résumé :
[en] Grain boundaries are an unavoidable microstructural feature in intergrown polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes. They have been suspected to be less size-selective than a MOF's micropores, resulting in suboptimal separation performances – a speculation recently confirmed by transmission electron microscopy of MOF ZIF-8. Single-crystal membranes, without grain boundaries, should confine mass transport to micropores and reflect the intrinsic selectivity of the porous material. Here, we demonstrate the feasibility of fabricating single-crystal MOF membranes and directly measuring gas permeability through such a membrane using ZIF-8 as an exemplary MOF. Our single-crystal ZIF-8 membranes achieved ideal selectivities up to 28.9, 10.0, 40.1 and 3.6 for gas pairs CO2/N2, CO2/CH4, He/CH4 and CH4/N2 respectively, much higher than or reversely selective to over 20 polycrystalline ZIF-8 membranes, unequivocally proving the non-selectivity of grain boundaries. The permeability trend obtained in single-crystal membranes aligned with a force field that had been validated against multiple empirical adsorption isotherms.
Disciplines :
Ingénierie chimique
Auteur, co-auteur :
Chen, Chen;  Barrer Centre, Department of Chemical Engineering, Imperial College London, United Kingdom
Ozcan, Aydin;  Department of Chemical Engineering, University College London, United Kingdom
Yazaydin, A. Ozgur;  Department of Chemical Engineering, University College London, United Kingdom
LADEWIG, Bradley Paul  ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Engineering (DoE) ; Barrer Centre, Department of Chemical Engineering, Imperial College London, United Kingdom ; Institute for Micro Process Engineering, Karlsruhe Institute of Technolog, Germany
Co-auteurs externes :
yes
Langue du document :
Anglais
Titre :
Gas permeation through single-crystal ZIF-8 membranes
Date de publication/diffusion :
avril 2019
Titre du périodique :
Journal of Membrane Science
ISSN :
0376-7388
eISSN :
1873-3123
Maison d'édition :
Elsevier B.V.
Volume/Tome :
575
Pagination :
209 - 216
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Disponible sur ORBilu :
depuis le 15 janvier 2024

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