journal article·2023-12Open access

Breaking The Permeance‐Selectivity Tradeoff for Post‐Combustion Carbon Capture: A Bio‐Inspired Strategy to Form Ultrathin Hollow Fiber Membranes

Febrian Hillman, Kaiyu Wang, Can Zeng Liang, Debbie Hwee Leng Seng, Sui Zhang

Advanced Materials· Volume 35· Issue 52

Abstract

Abstract Thin film composite (TFC) hollow fiber membranes with ultrathin selective layer are desirable to maximize the gas permeance for practical applications. Herein, a bio‐inspired strategy is proposed to fabricate sub‐100‐nm membranes via a tree‐mimicking polymer network with amphipathic components featuring multifunctionalities. The hydrophobic polydimethylsiloxane (PDMS) brushes act as the roots that can strongly cling to the gutter layer, the PDMS crosslinkers function as the xylems to enable fast gas transport, and the hydrophilic ethylene‐oxide moieties (brushes and mobile molecules) resemble tree leaves that selectively attract CO2 molecules. As a result, a ≈27 nm‐thick selective layer can be attached to the hollow fiber‐supported PDMS gutter layer through a simple dip‐coating method without any modification. Furthermore, a CO2 permeance of ≈2700 GPU and a CO2/N2 selectivity of ≈21 that is beyond the permeance‐selectivity upper bound for hollow fiber membranes is achieved. This bio‐inspired concept can potentially open the possibility of scalable hollow fiber membranes production for commercial applications in post‐combustion carbon capture and beyond.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Membrane Separation and Gas Transport · Covalent Organic Framework Applications · Graphene research and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemical and Biomolecular Engineering National University of Singapore Singapore 117576 Singapore

Institute of Material Research and Engineering (IMRE) Agency for Science Technology and Research (A*STAR) Singapore 138634 Singapore

Funding

Singapore National Academy of Science · Agency for Science, Technology and Research

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