锌基纳米复合材料的气体分离和气敏性能研究

发布时间：2021-03-08 06:27

　　设计制备功能化复合材料是纳米材料领域的重要研究方向。以ZIF-8（zeolitic imidazolate framework-8,沸石咪唑骨架）和ZnO为代表的锌基纳米材料具有合成简单、性能稳定、环境友好等优点,在气体分离、气敏等领域有着重要的应用前景。本文主要围绕纳米材料与复合材料两个热点问题,通过制备GO（graphene oxide,氧化石墨烯）/ZIF-8复合膜和Au@ZnO纳米复合材料,并分别应用于气体分离和气敏中,来研究材料结构与性能的相互关系。具体内容如下:1.设计搭建气体分离膜性能测试系统膜分离由于其高效节能的分离方式而备受研究者的关注。但是,如何准确评价膜分离效果仍然是亟需解决的问题。针对此问题,我们设计并搭建了等压法测试气体分离膜分离效果的性能测试系统,并通过大量的检测数据来验证效果。2.GO/ZIF-8复合膜的制备及其气体分离性质的研究近一个世纪以来,由于气体分离膜在工业上得到广泛应用,引起了很多研究者的兴趣。但是,制备同时具有高渗透率、高选择性的气体分离膜仍然是个难题。针对这个问题,我们利用聚电解质PEI（polyethyleneimine,聚乙烯亚胺）,设计... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

（左）粘性气体；（中）粘弹性气体；（右）弹性气体

吉林大学博士学位论文性的薄表皮层是聚二甲基硅氧烷（PDMS）在一个聚丙烯（PP）的支持结构上。展到如今，高分子膜可以针对不同用途精细订制。在概述部分我们也提到过，料的物理化学性质，例如分子结构、玻璃化转变温度（Tg）、结晶性、交联度，决定了气体分离中的选择性。随着这些物性参数的变化，材料的耐用性会随变化。气体透过高分子膜的基本机理已经讲过。众所周知，橡胶态和玻璃态高分子吸附过程有着本质的区别。橡胶态高分子吸附过程服从亨利定律，而且和小分量的液体渗透吸附很像。而玻璃态高分子具有更加复杂的吸附等温线，原因是温度低于玻璃化转变温度（Tg）时，冻结部分在材料中被锁定。不同的吸附温线如图 1.3 所示。

1.3 特征气体吸附曲线：a)符合亨利定理的橡胶态高分子；b）服从弗金斯（Flory-Huggins）的高分子，例如高分子中含有有机溶液或液体；典型服从道尔模型的玻璃态高分子[21]。 碳分子筛膜（CMS）和有机金属骨架（MOF）膜分子筛膜是微孔碳纤维膜或者平面片层膜通过高分子前驱体在特定条的。根据膜孔径的大小和制作条件，符合以下分离机理（1）分子筛（ 5 ）（2）选择表面流动（孔径大于 5 而且小于 12 ）（3）努森扩散（ 20 ），或者是这些分离机理的混合。碳分子筛膜用来做气体分离通常纤维膜或者是平面片层膜的形式。由于在模块化时能实现较高的封装密3），中空纤维膜有比较大的模块化应用前景。但是生产这种膜组件是非且具有挑战性，需要降低费用才能吸引更多人关注。使用便宜的高分子一种非常有利的方法。耐高温、抗化学酸碱、热有机溶剂，这些都是碳常有前途的优点。碳膜的生产是非常容易，但碳化程度也同样影响分离


本文编号：3070577