高性能ポリイミド/DD3R混合マトリックス炭素分子ふるい膜の作製とCO2回収

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Materials scientists and chemical engineers working on carbon capture membranes will find the synthesis method and performance data valuable.

🏢実務担当者:Companies in natural gas processing or industrial flue gas treatment can consider this membrane technology for potential CO2 separation.

混合マトリックス炭素分子ふるい膜は、炭素分子ふるいと無機成分の相乗効果を組み合わせたガス分離膜である。DD3R分子ふるいは、顕著な分子サイズふるい効果を示し、CO 2 に対して高い吸着選択性を示す。現在のカーボンニュートラル推進の背景の中で、高効率なCO 2 分離材料は、炭素回収・貯留（CCS）技術の発展にとって極めて重要である。これは特に天然ガス精製や工業排ガス処理において顕著であり、CO 2 とCH 4 の高効率分離に対するより高い要求が課されている。これに基づき、本研究ではDD3R分子ふるいを機能性フィラーとして用い、6FDA-DAMポリイミドを前駆体とし、高温炭化プロセスを経てハイブリッドマトリックス炭素膜を得た。走査型電子顕微鏡などの技術を用いて炭素膜の微細構造と物理化学的特性を系統的に特性評価し、DD3R添加量がガス分離性能に及ぼす影響を調査した。結果は、DD3R分子ふるいのドープ濃度が増加するにつれて、混合マトリックス炭素分子ふるい膜のCO 2 透過性とCO 2 /CH 4 分離選択性がともに、最初に増加しその後減少する傾向を示すことを示している。さらに、DD3Rドープ質量分率が0.3 wt %に達したとき、調製された炭素膜は最適な性能を示し、CO 2 透過係数29,679 BarrerとCO 2 /CH 4 選択性33.1を達成し、2019年に報告されたRobeson上限を上回った。結果は、DD3R分子ふるいの独特な細孔構造と炭素マトリックスとの相乗的相互作用により、炭素膜が透過性と選択性の間のトレードオフを効果的に克服し、産業応用の大きな可能性を示し、炭素回収分野において広い展望を有することを示している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Mixed matrix carbon molecular sieve membranes are gas separation membranes that combine the synergistic effects of carbon molecular sieves and inorganic components. The DD3R molecular sieve exhibits significant molecular size sieving effects and demonstrates high adsorption selectivity toward CO 2 . Against the backdrop of the current push for carbon neutrality, highly efficient CO 2 separation materials are of great significance to the development of carbon capture and storage (CCS) technology. This is particularly true in natural gas purification and industrial exhaust gas treatment, where higher demands are placed on the efficient separation of CO 2 and CH 4 . Based on this, this study used the DD3R molecular sieve as the functional filler, used 6FDA-DAM polyimide as the precursor, and obtained the hybrid matrix carbon membrane through a high-temperature carbonization process. The microstructure and physicochemical characteristics of the carbon membranes were systematically characterized using scanning electron microscopy and other techniques, and the effect of DD3R loading on their gas separation performance was investigated. The results indicate that as the doping concentration of DD3R molecular sieves increases, both the CO 2 permeability and CO 2 /CH 4 separation selectivity of the mixed matrix carbon molecular sieve membranes exhibit a trend of initially increasing and then decreasing. Furthermore, when the DD3R doping mass fraction reached 0.3 wt %, the prepared carbon membrane exhibited optimal performance, achieving a CO 2 permeability coefficient of 29,679 Barrer and a CO 2 /CH 4 selectivity of 33.1, surpassing the Robeson upper limit reported in 2019. The results indicate that, owing to the unique pore structure of the DD3R molecular sieve and its synergistic interaction with the carbon matrix, the carbon membrane effectively overcomes the trade-off between permeability and selectivity, demonstrating significant potential for industrial applications and holding broad prospects in the field of carbon capture.

• openalex https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.6c01896first seen 2026-06-26 05:05:26