本文所述的實施方案總體上涉及氣體分離，并且更具體地涉及適用于氣體分離的不對稱中空碳纖維。
背景技術(shù)：
1、膜廣泛用于氣體和液體的分離，包括例如分離酸性氣體，諸如從天然氣中分離co2和h2s，以及乙烯和乙烷與彼此的分離。通過此類膜的氣體傳輸通常由吸附-擴散機制建模。目前，由于易加工性和低成本，聚合物膜已被充分研究并且廣泛用于氣體分離。然而，碳分子篩(cms)膜已顯示具有超過聚合膜的吸引性分離性能特性的吸引性分離性能特性。
2、在氣體分離技術(shù)中，期望制造如d.paul等人(progress?in?polymer?science,38,(2013)740–766)和hill等人(science，第296卷，2002年4月19日)的綜述文章中所報道的反向選擇性/表面流動膜。該領(lǐng)域的大部分發(fā)展集中在聚合物膜上。反向選擇性膜通常通過摻入特定的官能團來制備，該官能團在氣體分子的分離期間增強一種氣體相對于另一種氣體的溶解度。合成地，產(chǎn)生此類化學(xué)組合物的方法難以用于cms膜，因為難以將此類官能團結(jié)合到cms膜中。例如，大于500℃的熱解溫度將大部分聚合物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為碳結(jié)構(gòu)，并且可增強氣體分子溶解度的大部分官能團因此在熱解期間損失。因此，難以增強cms膜中的溶解度驅(qū)動的氣體傳輸，并且膜分離性能主要由基于尺寸的或基于擴散的分離機制控制。
3、因此，期望生產(chǎn)可例如用于生產(chǎn)絲狀形狀因子的反向選擇性cms膜的不對稱中空碳纖維。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、不對稱中空碳纖維可用于生產(chǎn)用于氣體分離的cms膜。特別地，可用于將co2與n2分離的不對稱中空碳纖維是期望的。
2、根據(jù)各方面，不對稱中空碳纖維可包括圍繞中空內(nèi)部空間的外壁。外壁可包括氧化表面層、致密分離層和多孔支撐層。致密分離層可在氧化表面層與多孔支撐層之間。多孔支撐層可在致密分離層與中空內(nèi)部空間之間。氧化表面區(qū)域可具有大于0.5微米的厚度。氧化表面層可包括大于氧化表面層的總原子的11原子％的量的氧。
3、應(yīng)當理解，前述
技術(shù)實現(xiàn)要素：
和以下具體實施方式兩者呈現(xiàn)本技術(shù)的實施方案，并且旨在提供用于理解如所要求保護的技術(shù)的本質(zhì)和特征的綜述或框架。包括附圖以提供對技術(shù)的另外理解，并且這些附圖被并入本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖說明各種實施方案，并且連同描述一起用以解釋技術(shù)的原理和操作。另外，附圖和描述意味著僅為說明性的，并且并不旨在以任何方式限制權(quán)利要求書的范圍。
4、所描述的實施方案的附加特征和優(yōu)點將在隨后的詳細描述中進行闡述。所描述的實施方案的附加特征和優(yōu)點將部分地通過該描述而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，或通過實踐所描述的實施方案(包括隨后的詳細描述)以及附圖和權(quán)利要求而認識到。
1.一種不對稱中空碳纖維，所述不對稱中空碳纖維包括圍繞中空內(nèi)部空間的外壁，其中所述外壁包括氧化表面層、致密分離層和多孔支撐層，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對稱中空碳纖維，其中所述氧化表面層具有小于2微米的厚度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的不對稱中空碳纖維，其中所述氧化表面層是連續(xù)層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的不對稱中空碳纖維，其中所述氧化表面層包含大于所述表面層的所述總原子的15原子％的量的氧。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的不對稱中空碳纖維，其中所述氧化表面層包含小于所述表面層的所述總原子的25原子％的量的氧。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的不對稱中空碳纖維，其中所述纖維具有拉曼g峰和d峰，其中在532nm的拉曼激發(fā)波長下，所述d峰與所述g峰的強度比小于1.2。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的不對稱中空碳纖維，其中所述纖維在透射中具有小于4.0a的d(002)峰，如通過在17kev的能量水平下的x射線散射測量的。
8.一種碳分子篩膜，所述碳分子篩膜包括，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳分子篩膜，其中所述膜是反向選擇性氣體傳輸膜。
10.一種用于從包含二氧化碳和氮氣的氣體進料中分離二氧化碳的方法，所述方法包括：
11.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的不對稱中空碳纖維的方法，所述方法包括：
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述含氧氣氛包含100ppm至1000ppm的量的氧。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中將所述纖維在600℃至300℃之間的溫度下冷卻期間暴露于所述含氧氣氛。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13所述的方法，所述方法還包括在暴露于所述含氧氣氛期間在所述不對稱中空碳纖維上產(chǎn)生壓差，使得所述含氧氣氛從所述氧化表面層開始被拉動穿過所述纖維的橫截面到達所述中空內(nèi)部空間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14所述的方法，其中所述聚合物前體是聚酰亞胺。