Pienikokoisten kaasumolekyylien erottelu ohutkalvoilla
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2019-08-20
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
fi
Pages
61 + 9
Series
Abstract
Kaasujen membraanierotusten perustuu membraanimateriaalin ominaisuuksiin. Membraanierotukset ovat yleisiä jopa teollisessa mittakaavassa, johtuen niiden monista hyvistä puolista. Globaalit haasteet, kuten ilmastonmuutos ja päästöjen puhdistus, vaativat kuitenkin entistä tehokkaampia materiaaleja. Tässä diplomityössä käsitellään metalli-orgaanisia runkorakenteita (MOF), johtuen niiden potentiaalista kaasunerotusprosesseissa. Erityisesti kiinnostuksen kohteena ovat MOF-ohutkalvot, joita voidaan valmistaa yhdistetyllä atomi- ja molekyylikerroskasvatusmenetelmällä (ALD/MLD). MOF-rakenteiden muokkaamista ja suunnittelua erotuksia varten käsitellään huokoskoon ja -muodon, pintaominaisuuksien ja rakenteen joustavuuden säätämisen kannalta. Diplomityön kokeellisessa osuudessa tavoitteena oli kasvattaa suojakerros anturille. Kirjallisuuden perusteella lupaavilta vaikuttavia ohutkalvoja valmistettiin ALD/MLD-menetelmällä. Ohutkalvonäytteiden paksuutta, kiteisyyttä ja koostumusta analysoitiin. Näiden ohutkalvojen kaasun erottelukykyä vertailtiin kahdessa eri kaasuympäristössä ja mittaustulosten perusteella toivottiin löytyvän sopiva materiaali kaasunerotusta varten, tai voitavan tehdä perusteltuja jatkotutkimusehdotuksia.Membrane gas separations are based on the properties of the membrane material. Membrane separations are common even on an industrial scale, because of the many advantages they have. However, global challenges, such as climate change and emission purification, demand materials to be more and more efficient. In this thesis metal-organic frameworks (MOF) are reviewed, due to their potential in gas separation applications. MOF-thin films that can be deposited with atomic and molecular layer deposition (ALD/MLD) are studied in particular. Design and tailoring of MOFs for separation processes are also discussed. In the experimental section of the thesis, the aim was to deposit a protective layer on a sensor. Based on literature survey, promising materials were deposited by ALD/MLD. The thickness, crystallinity, and composition of thin film samples were analyzed. Gas separation properties of these thin films were measured in two different atmospheres. The goal was to find suitable material for the separation process or to make suggestions for further research, based on these results.Description
Supervisor
Karppinen, MaaritThesis advisor
Laiho, AriHeiska, Juho
Keywords
ALD/MLD, MOF, ohutkalvo, kaasunerottelu, membraanierottelu