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Synthesis and Characterization of a Crystalline Imine-Based Covalent Organic Framework with Triazine Node and Biphenyl Linker and Its Fluorinated Derivate for CO2/CH4 Separation

  • A catalyst-free Schiff base reaction was applied to synthesize two imine-linked covalent organic frameworks (COFs). The condensation reaction of 1,3,5-tris-(4-aminophenyl)triazine (TAPT) with 4,4′-biphenyldicarboxaldehyde led to the structure of HHU-COF-1 (HHU = Heinrich-Heine University). The fluorinated analog HHU-COF-2 was obtained with 2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-octafluoro-4,4′-biphenyldicarboxaldehyde. Solid-state NMR, infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and elemental analysis confirmed the successful formation of the two network structures. The crystalline materials are characterized by high Brunauer–Emmett–Teller surface areas of 2352 m2/g for HHU-COF-1 and 1356 m2/g for HHU-COF-2. The products of a larger-scale synthesis were applied to prepare mixed-matrix membranes (MMMs) with the polymer Matrimid. CO2/CH4 permeation tests revealed a moderate increase in CO2 permeability at constant selectivity for HHU-COF-1 as a dispersed phase, whereas application of theA catalyst-free Schiff base reaction was applied to synthesize two imine-linked covalent organic frameworks (COFs). The condensation reaction of 1,3,5-tris-(4-aminophenyl)triazine (TAPT) with 4,4′-biphenyldicarboxaldehyde led to the structure of HHU-COF-1 (HHU = Heinrich-Heine University). The fluorinated analog HHU-COF-2 was obtained with 2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-octafluoro-4,4′-biphenyldicarboxaldehyde. Solid-state NMR, infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and elemental analysis confirmed the successful formation of the two network structures. The crystalline materials are characterized by high Brunauer–Emmett–Teller surface areas of 2352 m2/g for HHU-COF-1 and 1356 m2/g for HHU-COF-2. The products of a larger-scale synthesis were applied to prepare mixed-matrix membranes (MMMs) with the polymer Matrimid. CO2/CH4 permeation tests revealed a moderate increase in CO2 permeability at constant selectivity for HHU-COF-1 as a dispersed phase, whereas application of the fluorinated COF led to a CO2/CH4 selectivity increase from 42 for the pure Matrimid membrane to 51 for 8 wt% of HHU-COF-2 and a permeability increase from 6.8 to 13.0 Barrer for the 24 wt% MMM.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:S. Bugel, M. Hahnel, T. Kunde, Nadar de Sousa Amadeu, Y. Sun, A. Spieß, T. H. Y. Beglau, C. Janiak, B. M. Schmidt
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Materials
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI
Jahrgang/Band:15
Ausgabe/Heft:8
Erste Seite:1
Letzte Seite:18
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Filter; MOF
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.3390/ma15082807
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-547632
ISSN:1996-1944
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:16.05.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:16.05.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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