Descrizione del progetto
Filtrare le molecole con sottili nanomembrane di carbonio
Aumentare l’efficienza energetica delle operazioni è una delle principali preoccupazioni per le industrie ad alta intensità energetica. La nanofiltrazione di solventi organici offre un’alternativa sostenibile e affidabile agli attuali metodi di separazione molecolare. Questo metodo di separazione a membrana ha il potenziale per ottenere un risparmio energetico superiore al 90 % rispetto alla distillazione convenzionale nell’industria chimica. La principale sfida che questa tecnologia deve affrontare è la carenza di materiali con alto flusso, selettività e resistenza chimica. Finanziato nell’ambito del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto CNSOL affronterà questa sfida costruendo una nanomembrana di carbonio con uno strato selettivo ultrasottile, dimensioni dei pori uniformi e una rete incrociata. Le nanomembrane di carbonio sono materiali 2D che permettono strati di separazione chimicamente stabili. La loro struttura molecolare è regolabile tramite sintesi con molecole appositamente costruite.
Obiettivo
Energy efficiency is a key principle of the EU’s 2020 strategy for smart, sustainable and inclusive growth, and implementation of this strategy requires innovation in energy intensive industries. Organic solvent nanofiltration (OSN) meets this need—it is a membrane-based separation with the potential to achieve more than 90% energy savings over conventional distillation in the energy intensive chemical industry. Current challenges for OSN are the need for materials with high flux, high selectivity and high chemical resistance. This proposal advocates meeting this need by constructing a membrane with: i) an ultrathin selective layer, ii) uniform pore sizes and iii) a cross-linked network. Carbon nanomembranes (CNMs) are 2D materials made by crosslinking of self-assembled monolayers; this results in a film with single-molecule thickness. CNMs mainly comprise carbon, resulting in chemically-stable separating layers. Also, their molecular structure is tunable by synthesis with purpose-designed molecules. Recently, the Fellow was part of the team which created the first 1.2-nm thin CNM with a high density of sub-nm channels, providing ultrafast permeation of water while blocking the passage of most other molecules.
This project will combine the Fellow’s expertise in the development of single-molecule-thick films with the host’s expertise in OSN and interfacial synthesis; it aims to design new nanomaterials for advancing molecular separation in organic liquids. The objectives of the project are to: 1) demonstrate the ability of freestanding CNMs for OSN; 2) explore the tunability of CNMs at a molecular level for improved selectivity; 3) create nanocomposite membranes comprising interfacially synthesized mesoporous films supporting CNM separating layers.
This highly innovative and interdisciplinary research will promote the Fellow’s career prospects by widening her research perspectives, enriching her research experiences and expanding her network with European colleagues.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinatore
SW7 2AZ LONDON
Regno Unito