面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,對(duì)有害氣體排放的有效降低,石化天然氣的大規(guī)模精細(xì)分離以及對(duì)氫氣等優(yōu)質(zhì)清潔能源氣體的高效純化利用使得氣體分離成為治理環(huán)境污染的關(guān)鍵課題。膜分離技術(shù)作為一種新興的高效分離技術(shù),受到人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注與重視。金屬有機(jī)骨架材料(MOF)具有優(yōu)異的分子吸附與篩分能力,使其在分離的應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大的潛能,成為制備高性能氣體分離膜的理想材料。目前,MOF氣體分離的相關(guān)研究主要以無(wú)機(jī)材料作為基底,但其高昂的生產(chǎn)成本不利于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。聚合物材料造價(jià)低廉,可加工性好,種類多樣,制備工藝簡(jiǎn)便,因此,MOF/聚合物復(fù)合膜具有更大的工業(yè)應(yīng)用前景,但目前其相關(guān)研究相對(duì)較少。本課題意在探索以聚合物膜為基底制備高性能MOF復(fù)合膜的方法,同時(shí)改善MOF/聚合物復(fù)合膜面臨的合成活化過(guò)程中產(chǎn)生缺陷,MOF層與聚合物基底連接強(qiáng)度低等問(wèn)題。本課題的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.針對(duì)聚合物基底缺少結(jié)晶位點(diǎn)及MOF層與聚合物基底連接強(qiáng)度低的問(wèn)題,采用原位合成的方法制備了ZIF-8原位嵌入的PSf基底,并在該基底上生長(zhǎng)MOF膜。制備的基膜表面存在ZIF-8納米顆粒,一方面,這些嵌入式的顆粒起到了鉚釘作用以提高...

【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氣體分離膜
        1.2.1 氣體分離膜原理
        1.2.2 氣體分離膜材料
    1.3 金屬有機(jī)骨架:結(jié)構(gòu),化學(xué)性質(zhì),穩(wěn)定性及發(fā)展歷程
        1.3.1 MOF簡(jiǎn)介及結(jié)構(gòu)
        1.3.2 MOF化學(xué)性質(zhì)
        1.3.3 MOF的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        1.3.4 MOF的發(fā)展歷程
    1.4 MOF復(fù)合膜簡(jiǎn)介
    1.5 MOF復(fù)合膜的制備方法
        1.5.1 直接結(jié)晶(Direct crystallization)法
        1.5.2 外延生長(zhǎng)法(Epitaxial growth)法與二次生長(zhǎng)(Secondary growth)法
        1.5.3 界面與反擴(kuò)散合成(Interfacial and contra-diffusion synthesis)法
        1.5.4 逐層組裝(Layer-by-Layer assembly)法
        1.5.5 微流控(Microfluidic processing)法
        1.5.6 限制轉(zhuǎn)換(Confinement conversion)法
        1.5.7 氣相沉積(Vapor deposition)法
        1.5.8 快速熱沉積(Rapid thermal deposition)法與電沉積(Electrochemical deposition)法
    1.6 MOF膜的改性
    1.7 MOF膜制備技術(shù)小結(jié)與展望
    1.8 本文意義,研究思路及研究?jī)?nèi)容
        1.8.1 研究意義及思路
        1.8.2 研究?jī)?nèi)容
第二章 在原位嵌入ZIF-8 晶體顆粒的聚砜膜上制備超薄MOF膜
    2.1 研究背景
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 材料和試劑
        2.2.2 ZIF-8 原位嵌入PSf基膜制備
        2.2.3 多次晶體生長(zhǎng)法制備ZIF-8復(fù)合膜
        2.2.4 儀器與表征
        2.2.5 氣體分離性能測(cè)試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 ZIF-8 原位嵌入的PSf基膜的制備
        2.3.2 ZIF-8膜的制備
    2.4 氣體分離性能測(cè)試
    2.5 ZIF-8膜的機(jī)械強(qiáng)度
    2.6 小結(jié)
第三章 以二維MOF納米片為晶種通過(guò)Layer-by-Layer法制備超薄MOF/聚合物復(fù)合膜
    3.1 研究背景
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 材料與試劑
        3.2.2 二維MOF(Zn₂(bim)₄)納米片的制備
        3.2.3 PAN膜的水解
        3.2.4 MOF膜的制備
        3.2.5 儀器與表征
        3.2.6 氣體分離性能測(cè)試
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 Zn₂(bim)₄納米片
        3.3.2 二維MOF納米片沉積的PAN膜
        3.3.3 MOF膜
    3.4 氣體分離性能測(cè)試
    3.5 小結(jié)
第四章 以二維MOF納米片作為中間層制備高性能氣體分離TFC膜
    4.1 研究背景
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 材料與試劑
        4.2.2 二維MOF納米片中間層的沉積
        4.2.3 通過(guò)界面聚合制備TFC膜
        4.2.4 測(cè)試與表征
        4.2.5 氣體分離性能測(cè)試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 負(fù)載二維MOF納米片中間層的基底(M1)與TFC膜(M2-M6)
        4.3.2 氣體分離性能測(cè)試
        4.3.3 膜穩(wěn)定性測(cè)試
    4.4 二維MOF納米片中間層對(duì)TFC膜氣體分離性能的影響
    4.5 小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文及承擔(dān)完成科研情況
致謝



本文編號(hào)：3894739