聚酰亚胺和共价有机骨架混合基质膜的制备及其对CO 2 /CH 4 气体渗透和选择性能的研究

发布时间：2024-04-10 04:23

　　天然气中二氧化碳含量过高不仅会降低天然气的热值,而且会腐蚀运输管道。另外,CO₂排放量的逐年增长,对现代社会的可持续发展造成了巨大的威胁。随着新技术的发展和新材料的发现,基于膜的气体分离已从狭隘的科学学科,有限的实际应用,发展到更广泛的领域。聚合物材料具有成膜工艺简单,优异的可加工和机械性能。而且在工业上,将聚合物加工成膜并组装成高容量模块具有较低的成本,使得聚合物膜成为工业气体分离应用上最具竞争力的膜材料。聚酰亚胺(PI)膜也已被广泛应用于气体分离,液体净化和燃料电池等领域。但是对于大多数PI膜而言,存在固有的折衷效应,即高渗透性的材料通常显示出较低的选择性,反之亦然。此外,聚合物膜通常存在塑化和老化的效应。因此,PI膜的当前挑战是在不牺牲气体渗透性的情况下实现良好的气体选择性,并增加其抗塑化性能。针对以上问题,制备混合基质膜的策略逐渐受到人们的关注。本文的主要的研究内容是首先制备了席夫碱型共价有机骨架(COFs)SNW-1,并将其作为纳米填料分别制备了不同填料含量的PI和共聚co-PI的混合基质膜PI/SNW-1和co-PI/SNW-1,并测试了PI/SNW-...

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摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 膜分离简介
    1.2 气体分离膜种类
        1.2.1 聚合物气体分离膜
        1.2.2 无机膜
        1.2.3 混合基质膜(MMMs)
    1.3 聚酰亚胺膜材料
        1.3.1 聚酰亚胺气体分离膜局限性
        1.3.2 聚酰亚胺膜的改性策略
        1.3.3 聚酰亚胺混合基质膜
    1.4 本论文的研究意义和研究内容
第二章 SNW-1纳米粒子合成与结构鉴定
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验仪器
        2.2.2 原料及试剂
        2.2.3 分析与测试
        2.2.4 SNW-1纳米粒子合成
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 SNW-1的化学结构分析
        2.3.2 SNW-1的孔结构分析
        2.3.3 SNW-1的形貌分析
        2.3.4 SNW-1的热性能分析
    2.4 本章小结
第三章 PI膜和PI/SNW-1混合基质膜的制备与表征及其气体渗透与选择性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验仪器
        3.2.2 原料及试剂
        3.2.3 PI膜的制备
        3.2.4 PI/SNW-1混合基质膜的制备
        3.2.5 气体渗透装置的组装
        3.2.6 气体渗透性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PI和PI/SNW-1红外谱图分析
        3.3.2 PI和PI/SNW-1的微观形貌分析
        3.3.3 PI/SNW-1的晶型结构分析
        3.3.4 PI和PI/SNW-1的热性能分析
        3.3.5 PI和PI/SNW-1膜的CO2和CH4的渗透和选择性能分析
    3.4 本章小结
第四章 共聚聚酰亚胺膜co-PI和混合基质膜co-PI/SNW-1的制备
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验仪器
        4.2.2 原料及试剂
        4.2.3 co-PI膜的制备
        4.2.4 co-PI/SNW-1混合基质膜的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 co-PI和co-PI/SNW-1的红外谱图分析
        4.3.2 co-PI和co-PI/SNW-1的热性能分析
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士研究生期间发表的论文
致谢



本文编号：3950144