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Yang, Xingda; Qu, Zhou; Li, Sen; Peng, Manhua; Li, Chunxi; Hua, Ruimao; Fan, Hongwei; Caro, Jürgen; Meng, Hong
Angewandte Chemie, April 17, 2023, Letnik: 135, Številka: 17Journal Article
Graphdiine (engl. graphdiynes=GDYs) sind zweidimensionale graphenähnliche Kohlenstoffsysteme und gelten aufgrund ihrer einzigartigen physikalisch‐chemischen Eigenschaften als potenzielles Membranmaterial. Die Maßstabvergrößerung der Präparation von GDY‐Membranen ist jedoch eine technologische Herausforderung. Wir berichten hier über eine einfache und effiziente alkinierte oberflächenvermittelte Strategie zur Herstellung von wasserstoffsubstituierten Graphdiin1c (HsGDY)‐Membranen auf kommerziellen Aluminiumoxidrohren, die zuvor Alkin‐modifiziert wurden. Die Oberflächenalkinierung der Keramik erlaubt eine oberflächenbegrenzte Kupplungsreaktion in Gegenwart eines Kupferkatalysators und ermöglicht so das epitaktische Wachstum von HsGDY im Nanomaßstab. Eine kontinuierliche und ultradünne HsGDY‐Membran (∼100 nm) kann innerhalb von 15 min hergestellt werden. Die resultierenden Membranen weisen eine sehr hohe Molekularsiebung zusammen mit hervorragender Wasserpermeanz (ca. 1100 L m−2 h−1 MPa−1) auf und zeigen aufgrund der superhydrophilen Oberfläche und hydrophoben Porenwände ein stabiles Trennverhalten in der Cross‐Flow‐Nanofiltration. Hydrogen‐substituted graphdiyne (HsGDY)‐based membranes are prepared on alkynylated commercial ceramic tubes, overcoming the limitation that such layers could be synthesized so far only on a limited number of metal surfaces. The prepared HsGDY layers are strongly attached to the ceramic surface and exhibit excellent molecular permselectivity and ultra‐high water permeance due to the unique surface properties and peculiar conjugated structure.
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