Molecular simulation of porous coordination network based mixed matrix membranes for flue gas separation

Bu tezde bir çeşit metal organik yapılı malzeme olan gözenekli koordinasyon ağlarının (PCN) karışık yataklı membranlarda (MMM) dolgu olarak kullanılması moleküler modelleme yöntemiyle incelenmiştir. PCNler ayarlanabilir gözenek boyutları, yüksek gözenek hacimleri ve iyi ısıl ve mekanik dayanıklılıkları sebebiyle gaz ayırma işlemleri için umut verici nanogözenekli malzemeler olarak değerlendirilmektedir. Bu tezde 20 farklı PCN ve 10 farklı polimer ile hazırlanmış 200 PCN-dolgulu MMMnin gaz geçirgenlik ve seçicilikleri CO2/N2 ayırımı için hesaplanmıştır. Uygun PCNler dolgu olarak seçildiği takdirde oluşturulan MMMlerin saf polimerlere göre daha yüksek geçirgenlik ve seçiciliğe sahip olabileceği ispatlanmış ve hatta bu şekilde oluşturulan PCN/polimer çiftlerinin bir kısmının Robeson tarafından CO2/N2 ayırımı için belirlenen üst sınırı geçebileceği gösterilmiştir. Tezin bunu izleyen kısmında PCNlerin esnekliğinin MMM performansına etkisi varsayımsal olarak incelenmiştir. Bu çalışma PCN esnekliğini dikkate almanın PCNnin gaz geçirgenliğine önemli bir etkisi olduğunu ama özellikle PCNnin hacimsel oranının düşük olduğu PCN-dolgulu MMMlerin gaz geçirgenliğine daha az etkisi olduğunu göstermiştir. Buna dayanarak PCN/polimer MMMlerinin performanslarının hızlıca taranabilmesi için PCNnin membran içindeki hacimsel oranının 0,3'ün altında olduğu durumda PCN esnekliğini dikkate almamanın uygun olacağına karar verilmiştir. Bu tezde tanıtılan yöntemler CO2'yi diğer baca gazlarından ayırmak için seçilecek kullanışlı PCN- dolgulu polimer membranların belirlenmesinde birçok fırsat sunmaktadır.