本文選題：有機微孔材料 + 籠型微孔通道�。� 參考：《江南大學》2017年碩士論文

【摘要】：氫能被公認為21世紀最具有應用前景的清潔能源,對氫能的開發(fā)和利用是解決能源危機和環(huán)境污染的重要途徑。在氫氣(H2)的生產(chǎn)以及應用過程中,H2的分離純化儼然成為促進氫能發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)工業(yè)分離技術相比,膜分離技術因其具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟收益等方面有諸多優(yōu)勢被廣泛關注。近年來,有機微孔材料(MOPs),因其具有高孔隙率和較高的熱、化學穩(wěn)定性,被廣泛用于氣體儲存和分離、催化、光電材料等領域。然而,制備高分離性能和穩(wěn)定性高的MOPs基H2/CO2分離膜仍是當今膜分離領域的難點。為此,本論文通過分子設計制備了具有籠型微孔的聚希夫堿(TC cPSB)材料,利用不同工藝分別制備了TR-PBO/TC-cPSB混合基質(zhì)膜和TC-x-cPSB氣體分離膜,并系統(tǒng)研究了構(gòu)筑單體、制備工藝對材料微孔結(jié)構(gòu)和氣體分離性能的影響。通過氣體分離性能數(shù)據(jù)和材料微孔結(jié)構(gòu)共同分析得出膜材料的構(gòu)效關系。本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)利用9,9-雙(4-氨基苯基)芴(BAFL)和對苯二甲醛進行脫水縮聚成功制備出了芴基Cardo型聚希夫堿微球(cPSB),然后通過對cPSB進行高溫處理,制得了一系列熱交聯(lián)聚希夫堿(TC-cPSB-X)微孔微球,并分別對材料制備過程中的反應機理、微球的基本物理性能、微觀形貌、微孔特征等進行了相應的表征和測試。結(jié)果表明:cPSB微球具有籠型拓撲結(jié)構(gòu)(大孔腔、窄通道)的微孔,并且隨著處理溫度的升高,其孔腔和孔道也隨之擴大,當溫度達到400 ℃及其以上時,該材料將失去籠型微孔特征,表現(xiàn)出更高的比表面積。這表明,利用不同的實驗工藝能夠?qū)Σ牧系奈⒖壮叽绾托蚊策M行設計和調(diào)控。此外,隨著熱交聯(lián)的進行,材料由原來的線性可溶性聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿慕宦?lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),且表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性。(2)利用溶劑揮發(fā)法以及熱重排反應制備了一系列不同TC-cPSB微球添加量的熱重排聚苯并惡唑/熱交聯(lián)聚希夫堿混合基質(zhì)膜(TR-PBO/TC-cPSB-X)。研究了共混膜的熱穩(wěn)定性、機械性能以及不同粒子添加量對H2/CO2分離性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn):TR-PBO/TC-cPSB-X混合基質(zhì)膜表現(xiàn)出優(yōu)異的H2/CO2分離選擇性。與TR-PBO純膜相比,當TC-cPSB納米微球添加量為15 wt%時,H2的滲透系數(shù)(312.5 Barrers)提高了近3.2倍,與此同時,H2/CO2的分離選擇性(5.35)也隨之提高了3.8倍,表現(xiàn)出一種反“trade-off”效應,并打破了2008 Robeson上限。此外,混合基質(zhì)膜的兩相之間具有很好的相容性,能夠有效的避免界面缺陷。(3)利用預聚成膜然后高溫交聯(lián)(350 ℃)的制膜工藝,制備了具有較好機械性能的三種熱交聯(lián)聚希夫堿(TC-x-cPSB)膜。研究了不同構(gòu)筑單體對膜熱穩(wěn)定性、機械性能、微孔結(jié)構(gòu)以及H2/CO2分離選擇性的影響。數(shù)據(jù)表明TC-x-cPSB膜,均具有籠型微孔結(jié)構(gòu)并展現(xiàn)出較高的H2/CO2分離選擇性,且三者均超出了2008年Robeson上限。其中TC-m-cPSB膜的H2的擴散系數(shù)為1056.5 Barrers,H2/CO2分離選擇性為17.4。此外,三種膜均不能溶于普通有機溶劑,同時也表現(xiàn)出較好的機械性能和較高的熱穩(wěn)定性,其分解溫度高達450 ℃。
[Abstract]:姘㈣兘琚叕璁や負21涓栫邯鏈，

本文編號：2000113