金属有机框架ZIF-8与聚偏氟乙烯（PVDF）膜的改性研究

发布时间：2021-03-20 00:58

　　金属-有机框架（Metal-Organic Framewok,MOFs）代表了一类由有机配体与无机金属节点构筑的新型多孔纳米结构材料,其独特的结构特点使其在光电材料、催化、分离、与存储等领域中具有广泛的应用前景。当前,MOFs的研究热点不仅聚集在新颖结构的制备方面,且已扩展到探索它们的构效关系和实际应用等方面。聚偏氟乙烯（PVDF）是世界上应用较为广泛的聚合物之一,已在微滤、超滤等领域中得到了广泛的应用。随着科学技术的发展,工业上对膜的分离效率提出了越来越高的要求,因此,寻找更优秀的材料和更有效的分离催化途径已日益成为研究的热点。研究报道,MOFs与多孔膜的结合亦是提高分离膜渗透和分离性能的有效方法。因此,本论文将PVDF和MOFs相结合,分别制备了具有光催化性能的ZIF-8晶体膜、具有二氧化碳（CO₂）吸附能力的新型ZIF-8-PVDF复合材料以及用于染料废水处理的ZIF-8/PVDF超滤膜,具体研究内容如下:（1）通过采用二次生长法制备了ZIF-8晶体膜,将滤纸作为ZIF-8晶体膜的生长载体,2-甲基咪唑（HMIm）作为有机配体,六水合硝酸锌[Zn（NO

【文章来源】：上海应用技术大学上海市

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原位生长法制备金属有机框架膜的示意图

笱?妒垦?宦畚?等处理。此外，为改善分离膜的化学稳定性、亲水性以及分离性能等，可以采用配置两种或者两种以上的高分子材料的铸膜液的方法。1.5.4二次生长法二次生长法的定义是在水热合成之前将晶体的成核和晶体的生长步骤分开，从而更好地控制膜的厚度和膜的取向，更好地控制晶体成核强度的膜制备方法。在载体上形成连续均一的晶种薄层是二次生长法成功制备MOFs膜的一个重要因素。二次生长法成膜的关键因素是晶种制备，当合适的晶种被成功制备，载体被沉积上晶种层后，二次处理晶种层，使晶种形成连续均一的MOFs膜，如图1.2所示。杜淑慧等人[39]通过晶种诱导二次生长法，将纳米级ZIF-8晶体粒子作为晶种，α-Al2O3陶瓷管作为载体，在载体上制备均一连续的ZIF-8膜，研究表明：制备出的MOFs复合膜表面的ZIF-8晶粒间呈现连接紧密而且无明显裂痕的现象。从气体渗透测试的结果可以得到一下结论：H2/CH4和H2/CO2的分离因数分别为2.56和5.4，综上所述：制备出的MOFs复合膜具有一定的气体分离效果。图1.2在载体上采用二次生长法制备MOF膜的过程示意图Fig.1.2SchematicdiagramoftheprocessofpreparingMOFfilmbysecondarygrowthmethodoncarrier1.6高分子分离膜1.6.1膜材料膜分离技术发展的一个关键因素是膜分离材料。目前，膜材料主要分为两类：1）无机膜材料，2）有机高分子膜材料。无机膜材料和有机高分子膜材料的优缺点如下：无机膜材料的优点是具有使用效率高和化学物理性质稳定等特点，主要的缺点是存在结构简单难以调节以及工艺繁琐等。与其他膜相比，有机高分子膜的优点更为突出，主要表现在膜的结构更易调整、种类繁多、价格低廉。但是，实际的应用和具体环境的需求也是膜材料的首先要考虑的重要因素。制备具有优良性能高分子

第12页上海应用技术大学硕士学位论文对照例：将20mg/L的甲基橙溶液混合避光震荡放置0.5h，每间隔10min取一次样，以紫外灯作为光源进行照射0.5h，每间隔10min取样一次，用紫外可见分光光度计在464nm处测定光照前后甲基橙溶液的吸光度，根据吸光度计算甲基橙水溶液本身在紫外灯照射下的光催化降解效率。2.3结果与讨论2.3.1ZIF-8晶体膜的组成图2.1ZIF-8晶体膜、ZIF-8晶体和滤纸支撑层的XRD图Fig.2.1XRDpatternsofZIF-8membrane,ZIF-8powderandfilterpaper通过XRD图谱确认滤纸支撑层上ZIF-8晶体的信息。由图2.1可知，ZIF-8的特征峰在合成得到的晶体膜上都有出现，这说明在滤纸上确实合成得到了ZIF-8晶体，这些峰中存在的强度的变化是因为在滤纸上合成的ZIF-8晶体和直接溶剂热法合成得到的ZIF-8晶体在晶型上有一定的变化。结合SEM图，滤纸上所得晶体确实不同于直接合成的ZIF-8。在晶体膜的XRD上出现一些杂峰，这是滤纸和所得晶体的临近峰相互作用所导致的结果。2.3.2ZIF-8晶体膜的结构和形貌


本文编号：3090419