二维共价有机骨架膜材料的制备及应用研究

发布时间：2021-08-19 18:44

　　共价-有机骨架材料（covalent-organic frameworks,COFs）是一类通过共价键连接的新型晶体多孔材料,具有周期性扩展的网络结构。COFs由于其特殊的结构特点,如组成元素为轻元素（大部分COFs的组成元素为C、N、O）,大比表面积,可调的孔径,易调控裁剪的有机连接体等,在气体吸附分离和液相大分子高效分离等领域具有广阔的应用前景。近年来,由共价有机骨架材料制备的独立COF膜和基于COF的复合膜受到了广泛的关注。特别是,二维共价有机骨架纳米片由于大面厚比,完美的晶体结构等结构优点,可制备规整的超薄COF膜,在分离方面有巨大的应用潜力。为此,本论文以制备超薄共价有机骨架纳米片（covalent-organic framework nanosheets,CONs）为基础,提出了多种制膜方法,并合成了基于二维共价有机骨架膜材料,展现出优异的气体分离性能。针对于目前CONs合成方法较为复杂、孔径普遍较大等难点,本工作分别提出了“自下而上”和“自上而下”的合成策略,制备出了可用于气体分离的CONs基超薄分离膜。具体成果如下:（1）采用“自上而下”的合成策略,通过对块状COF材料... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：121 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１选择不同共价键的ＣＯＦｓ例子

?北京化工大学硕士研宄生学位论文???异，其结论是在双层膜的层间界面连接间形成了复杂的交错结构，这使得气体通道更??加复杂曲折，所以会展现出较优异的气体分离性能。??

?北京化工大学硕士研宂生学位论文???２．４．２?ＣＴＦ－１?ＣＯＮｓ?形貌表征??粉体ＣＴＦ－１的合成路线如图２－１所示，母体ＣＴＦ－１材料的合成路线由对苯二腈环??三聚合而成，模拟计算的孔径为１．２?ｎｍ，其结构只含有碳氮元素。如图２－２所示，为??块状ＣＴＦ－１的ＳＥＭ图和ＴＥＭ图。从扫描电镜图中可以看出合成出来的ＣＴＦ－１为块??状形貌，从放大的局部图可以看出该材料为层状结构。从透射电镜图中可以看出，??ＣＴＦ－１为层状材料，其边缘地区相对透明，说明边缘层透明。??Ｉｊｊ?』丫石?Ｎ＾Ｎ??６＾－?〇—－?６?ｏ??｜｜?Ｎ＾Ｎ?Ｎ＾Ｎ?Ｎ?人Ｎ??ｈ＾ｕ?丫?ｒ！ｉ??ＣＴＦ－１??图２－１块状ＣＴＦ－１的合成路线??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆ?ｂｕｌｋ?ＣＴＦ－１?ｐｏｗｄｅｒ??ＷＷＷ??图２－２块状ＣＴＦ－１的（ａ）?ＳＥＭ图和（ｂ）?ＴＥＭ图??Ｆｉｇ．２－２?（ａ）?Ｔｈｅ?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｂｕｌｋ?ＣＴＦ－１?ｐｏｗｄｅｒ??ＣＴＦ－１分散在甲醇溶剂中作进一步的形貌表征。接下来将澄清的ＣＴＦ－１?ＣＯＮｓ分??散液滴在硅片或通网上，对其做ＡＦＭ和高分辨ＴＥＭ图观察ＣＯＮｓ的结晶程度和形貌??特征。如图２－３ａ所示，为ＣＴＦ－１?ＣＯＮｓ甲醇分散液的丁达尔效应图，说明分散液中含??有纳米片的浓度很高，从良好的丁达尔效应说明了?ＣＯＮｓ分散液的成功制备。ＣＴＦ－１??２６??


本文编号：3351944