混合物的分離是一種重要的工業(yè)過程之一,但其耗能量占許多工業(yè)過程總耗能的一半之多。在所有需要分離的混合物中,氣體混合物的分離對工業(yè)過程尤為重要,比如從混合物中凈化出潔凈新能源─氫氣。對比傳統(tǒng)的高耗能的冷凝、蒸餾、變壓吸附等分離技術(shù),基于膜材料的氣體分離以其成本低、能源效率高、碳足跡小等前所未有的特點,越來越受到人們的關(guān)注。目前,氣體分離膜市場主要是由有機(jī)高分子膜占據(jù),因其獨特的低成本、易大規(guī)模制備等優(yōu)勢。然而,此類膜材料無法同時具有高的通量和高的選擇性,加之使用壽命較短等問題,限制了其性能的進(jìn)一步提高。沸石分子篩膜具有無機(jī)材料高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,同時有序的孔道結(jié)構(gòu)也賦予了此類膜材料優(yōu)良的分離性能,因而得到了廣泛關(guān)注。但是,分子篩膜存在合成條件相對苛刻繁瑣,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有限,且孔道調(diào)節(jié)和功能化修飾困難等瓶頸問題。金屬-有機(jī)骨架材料（Metal Organic Frameworks,MOFs）作為一類新型的晶態(tài)多孔材料,憑借其多樣的結(jié)構(gòu),孔道大小易調(diào)節(jié),孔道易功能化,良好的穩(wěn)定性等優(yōu)點,成為了這幾年研究的熱點材料。對比分子篩膜,此類材料最明顯的優(yōu)勢就是MOFs的孔道可以進(jìn)行有目的的設(shè)計和功... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

金屬-有機(jī)骨架材料的合成方法，反應(yīng)溫度，最終產(chǎn)物

上限[43]，即滲透性增加，選擇性降低，反之亦然，所以有機(jī)高到高通量和高選擇性，圖 1.6 展示了氫氣/二氧化碳混合 曲線。此外，聚合物膜對惡劣的化學(xué)環(huán)境和高溫敏感。綜上限和較短的使用壽命都嚴(yán)重限制了它們在實際工業(yè)過程中的

圖 1.7 展現(xiàn)了以 MOFs 膜作為關(guān)鍵詞檢索的文章數(shù)量隨時間變化的趨勢。1.2.2 金屬-有機(jī)骨架膜材料的合成方法各種功能化和非功能化的基底，如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、石墨、尼龍、金屬網(wǎng)或高分子聚合物等，都可以被用來沉積薄膜。特別是連續(xù)的、互生良好的、定向的薄膜，這對高效的氣液分離應(yīng)用是非常有價值的。文獻(xiàn)中描述了不同的制備 MOFs 薄膜或膜的方法。它們大致可分為兩類:（1）直接生長; （2）二次生長; （3）逐層生長[50]。（1）直接生長。直接生長技術(shù)依賴于將基底沉浸于含有金屬源和有機(jī)配體的溶液中，將金屬浸沒于前驅(qū)體溶液進(jìn)行反應(yīng)之前，在基底表面并不進(jìn)行晶種的涂覆和生長，成核，晶體的長大以及晶體間的交互生長一步完成。應(yīng)用傳統(tǒng)的電加熱或微波輔助加熱在基底上產(chǎn)生成核位置，從而使晶體在基底上生長。這些晶


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