F-Ce纳米片混合基质膜制备与CO 2 分离性能研究

发布时间：2023-04-17 03:56

　　CO₂过量排放导致温室效应,对人类生产生活及生态环境造成危害,寻求高效的碳捕集技术成为研究热点之一。膜法气体分离技术因其低能耗、操作简便等特点受到广泛关注。本研究以新型多孔二维纳米材料氟化铈纳米片(F-Ce纳米片)为关键材料,制备F-Ce纳米片混合基质膜。将离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐成功负载于F-Ce纳米片制备功能化氟化铈纳米片(f-F-Ce纳米片)及f-F-Ce纳米片填充的混合基质膜。通过对膜界面、主体、通道的调控及气体传递机制强化,实现膜渗透性及选择性协同提升。研究结果如下:层间传递:首次采用新型多孔二维纳米材料F-Ce纳米片作为填充剂,将其引入嵌段聚醚酰胺(Pebax?1657)中制备混合基质膜,F-Ce纳米片本身具有多孔结构,提高气体膜内传递速度,0.344 nm层间距尺寸可对CO₂气体进行精确筛分,达到渗透性和选择性同步提高的效果。F-Ce纳米片与高分子基质具有良好的界面相容性,使Pebax/F-Ce混合基质膜机械强度显著提升,Pebax/F-Ce-16%膜杨氏模量提升至Pebax纯膜的2.6倍,断裂强度提升至Pebax...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第一章 文献综述
    1.1 研究背景
        1.1.1 CO₂的排放与危害
        1.1.2 CO₂分离的主要方法
    1.2 CO₂分离膜材料
        1.2.1 高分子膜材料
        1.2.2 无机膜材料
        1.2.3 高分子-无机混合基质膜
    1.3 混合基质膜填充剂
    1.4 CO₂分离膜传递机制
        1.4.1 多孔膜传递机理
        1.4.2 致密膜传递机理
        1.4.3 混合基质膜传递机理
    1.5 多孔二维纳米材料在气体分离膜中的研究及应用
    1.6 离子液体用于CO₂分离
        1.6.1 离子液体简介
        1.6.2 离子液体种类
        1.6.3常规离子液体捕集CO2

        1.6.4 离子液体-聚合物-多孔材料共混膜
    1.7 论文的选题与主要研究思路
第二章 F-Ce纳米片混合基质膜制备及CO₂分离性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料及设备
        2.2.2 F-Ce纳米片及混合基质膜制备
        2.2.3 膜及纳米片表征方法
        2.2.4 膜的水含量及水状态测试
        2.2.5 气体渗透性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 F-Ce纳米片的表征
        2.3.2 Pebax/F-Ce混合基质膜的表征
        2.3.3 膜的水含量及水状态测试
        2.3.4 膜的气体分离性能研究
    2.4 本章小结
第三章 离子液体功能化F-Ce纳米片混合基质膜制备及CO₂分离性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及设备
        3.2.2 功能化F-Ce纳米片及混合基质膜制备
        3.2.3 膜及纳米片表征方法
        3.2.4 膜的水含量及水状态测试
        3.2.5 气体渗透性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 功能化纳米片表征
        3.3.2 Pebax/f-F-Ce混合基质膜表征
        3.3.3 膜的水含量及水状态测试
        3.3.4 膜的气体分离性能研究
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
发表论文及参加科研情况
致谢



本文编号：3792518

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