本文選題：金屬有機(jī)骨架膜 + ZIF-67膜��； 參考：《大連理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：金屬有機(jī)骨架(MOFs)材料因其孔道結(jié)構(gòu)豐富、孔徑可修飾以及易于功能化等優(yōu)點在氣體吸附與分離、催化、傳感、電化學(xué)、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。ZIF-67為MOFs材料的一種,由2-甲基咪唑與鈷離子橋連而成,具有SOD型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性,ZIF-67在氣體膜分離領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景。但是,ZIF-67極易均相成核、與載體結(jié)合力弱,這使得制備連續(xù)致密的ZIF-67膜難度很大。本論文針對ZIF-67異相成核密度低的問題,采用原位流動法、鈷納米線直接轉(zhuǎn)化法及氧化鋅誘導(dǎo)法,制備了連續(xù)致密、具有一定氣體分離功能的ZIF-67膜。論文主要內(nèi)容如下：(1)通過原位流動法在中空纖維陶瓷載體內(nèi)表面合成了ZIF-67膜,考察了合成溫度、流動速度等條件對制膜的影響,確定了40℃、流速6ml/h為最優(yōu)成膜條件。最優(yōu)條件下制備的ZIF-67膜在常溫、0.1MPa下的H2滲透通量為6.19X10-6mo1?m-2?s-1?Pa-1, H2/CO2、 H2/N2, H2/CH4分離系數(shù)依次為4.81、5.15、3.80。(2)在2-甲基咪唑的水溶液中,通過鈷納米線的直接轉(zhuǎn)化制備了ZIF-67膜。通過精確控制轉(zhuǎn)化過程中溶劑、配體濃度、合成溫度、時間等條件制得了連續(xù)的ZIF-67膜層。該過程中,由預(yù)先水熱生長在載體壁上的鈷納米線緩慢溶解為合成ZIF-67提供金屬鈷源,促進(jìn)了ZIF-67在載體上的異相成核,解決了常規(guī)可溶性鈷鹽異相成核困難的嚴(yán)重問題。鈷納米線直接轉(zhuǎn)化法最優(yōu)條件下制備的膜層的H2滲透通量約為5.22×10"7mol?m-2?s-1?Pa-1, H2/CO2、 H2/N2、 H2/CH4分離系數(shù)依次為4.25、6.60、6.44。(3)首次通過非同源氧化鋅誘導(dǎo)的方式制得了連續(xù)共生的ZIF-67膜。首先,利用水熱合成法在載體上制備一層ZnO納米網(wǎng)或納米棒,然后加入含有金屬Co2+及2-甲基咪唑配體的ZIF-67合成液,高活性的ZnO涂層與2-甲基咪唑反應(yīng),在ZnO表層形成一層富含配體的區(qū)域。然后,反應(yīng)液中的Co2+與ZnO表層的配體發(fā)生相互作用,從而被固載在載體上,并進(jìn)一步生長形成連續(xù)的膜層。利用ZnO網(wǎng)在120℃下誘導(dǎo)合成12h制得的ZIF-67膜H2的滲透通量為1.55X1O-7mol?m-2?Pa-1, H2/C02、 H2/N2、 H2/CH4理想分離系數(shù)依次為5.50、7.98、8.32。利用ZnO棒在120℃下誘導(dǎo)合成24h制備的ZIF-67膜H2的滲透通量為2.61X10-7mol?m-2?s-1?Pa-1, H2/CO2、H2/N2、 H2/CH4理想分離系數(shù)依次為3.83、9.14、9.73,均展現(xiàn)出一定的的氣體篩分性能。
[Abstract]:ZIF - 67 membrane was prepared by direct conversion of 2 - methylimidazole and cobalt ion . The results showed that the ZIF - 67 membrane was prepared by the method of in - situ flow method , direct conversion of cobalt nanowires and zinc oxide induction . A layer of ZIF - 67 membrane was prepared by hydrothermal synthesis on the carrier . The permeation flux of ZIF - 67 membrane with high activity was 1.55X1O - 7mol 路 m - 2 ? Pa - 1 , H2 / CO2 , H2 / N2 , H2 / CH4 . The ideal separation coefficient of ZIF - 67 membrane was 3.83 , 9.14 , 9.73 , which showed some gas sieving properties .

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉亞光;ZnO誘導(dǎo)的ZIF-8膜制備及其滲透性能研究[D];大連理工大學(xué);2014年

2 張鳳;金屬有機(jī)骨架膜的制備與性能研究[D];吉林大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 李紹輝;ZnO連接層誘導(dǎo)合成ZIF-8膜的制備與性能[D];大連理工大學(xué);2014年

2 張春娟;一種新型ZIF-9-67膜的制備及其對CO_2氣體分離性能的研究[D];北京化工大學(xué);2013年

3 梅偉民;氧化鈷（II，III）納米結(jié)構(gòu)的制備及其電化學(xué)、CO催化氧化性能研究[D];浙江大學(xué);2013年

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本文編號：1795266