在层状双氢氧化物/沸石咪唑酸盐框架杂化膜中形成的空间受限钯岛结构，通过纳米通道显著提升氢气（H2）与甲烷（CH4）的分离性能

氢气分离膜通过CoAl LDH/ZIF-67异质结构与Pd纳米颗粒集成，在聚多巴胺基底上实现纳米尺度结构协同，显著提升选择性至48.3和渗透率达8.4×10? GPU，突破传统Pd膜性能瓶颈。

　　

摘要

由于能耗较低、分离性能优异以及操作过程简单，膜技术在气体分离中发挥着重要作用。然而，分离膜通常需要在渗透性和选择性之间做出权衡。例如，纯层状双氢氧化物（LDH）或金属有机框架（MOF）膜具有较高的气体渗透性，但选择性较低。传统的钯（Pd）膜厚度通常超过50微米，导致成本较高且渗透性有限。本文提出了一种新策略，在经过多巴胺改性的基底上制备CoAl LDH/沸石咪唑框架（ZIF）-67异质结构，然后通过磁控溅射将钯纳米颗粒（Pd NPs）渗透到LDH/ZIF框架中，从而得到一种高效H₂/CH₄分离的LDH/ZIF@Pd膜。在这种结构中，LDH片层不仅为气体渗透提供了纳米通道，还为ZIF颗粒提供了成核位点。结合的Pd NPs和LDH/ZIF网络形成了一个高度整合的异质结构，使LDH/ZIF@Pd混合膜具备了卓越的综合性能，实现了48.3的H₂/CH₄选择性和高达8.4 × 10⁵ GPU（75°C，1巴）的超高H₂渗透性。这一成果为基于膜的气体分离技术树立了新的标杆，展示了其在先进氢纯化和可持续能源应用中的巨大潜力。

图形摘要

本文开发了一种新型层状双氢氧化物（LDH）/沸石咪唑框架（ZIF）@Pd混合膜，用于H₂/CH₄分离。通过构建LDH/ZIF异质结构并渗透钯纳米岛，该膜表现出优异的H₂/CH₄选择性（48.3）和超高H₂渗透性（超过8.4 × 10⁵ GPU），分离性能提高了一个数量级，为氢纯化和可持续能源应用展示了巨大潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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