Zr基MOFs材料与GO复合材料改性PVDF膜及性能研究

发布时间：2021-04-06 08:07

　　聚偏氟乙烯（PVDF）物理化学性能优良,是一种应用广泛的分离膜材料。但是PVDF表面能低、疏水性强,有机物污染较为严重,影响膜的使用寿命和运营成本。因此,PVDF膜的抗污染性研究一直是膜分离领域的研究热点。本文选用不同的亲水性材料（UiO-66、UiO-66-GO复合材料）对PVDF进行改性,实验研究了添加剂种类、含量、反应场等对PVDF膜结构和性能的影响,具体如下:首先,本文通过在PVDF铸膜液体系中原位聚合UiO-66制备了UiO-66/PVDF超分子膜,探究了不同UiO-66含量对PVDF膜结构和性能的影响。结果表明:在UiO-66含量为9.52 wt%（即UP-3）时,UiO-66/PVDF超分子膜的性能最优。其中,膜的水通量达到了140.21 L/（m2·h）,与原膜相比,水通量提高了7倍,截留率提高了22.52%,水接触角由93°降低到61°,膜表面粗糙度由147 nm降到35 nm,膜的通量恢复率高达93.27%,抗污染能力得到了很大的改善,拉伸强度提高由1.89 MPa提高到5.21 MPa。其次,本文通过溶剂热法成功合成了UiO-66晶体,使用X射线衍射表征了UiO-... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３每年关于ＭＯＦｓ膜发表文章的数量（２００５－２０１８）??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｎ?ＭＯＦｓ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｐｅｒ?ｙｅａｒ?（２００５－２０１８）??

（１）?ＩＲＭＯＦ?系列?ＭＯＦ??该类ＭＯＦ是以次级结构单元［ＺｍＯ］６＋为节点，有机羧酸配体为配体而形成??的立方网状晶体（如图１－４所示）。其中最为著名和经典的材料是ＩＲＭＯＦ－１，也??被称为ＭＯＦ－５。Ｍ０Ｆ－５的出现为开创了超分子化学的一个新领域，是目前研究??最为广泛的ＭＯＦ材料之一。??＇Ｕ?Ｕ?Ｕ?Ｍ?＇＃?Ｍ?＇Ｕ??０＾０?＜Ｖ〇?Ｏ＾ＪＯ??Ｓ?ｃｒ?ｆ?＾?ｐ??°＾°??．?Ｊ?ｒＴＴ??图１＞４?ＩＲＭＯＦ系列的Ｘ－射线单晶结构ｉ５７］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｘ－ｒａｙ?ｓｉｎｇｌｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＩＲＭＯＦ?ｓｅｒｉｅｓ?°??（２）?ＭＩＬｓ?系列?ＭＯＦ??该类ＭＯＦ主要是由Ａｌ／Ｃｒ／Ｆｅ／Ｖ等六配位无机金属与对苯二甲酸或均苯三甲??酸等通过氧原子桥连形成的多孔晶体材料。其中研宄最为广泛为ＭＩＬ－５３材料，??这一?Ｍ０Ｆ材料因其自身具有柔性，即在受到外界刺激时容易发生形变。而受到??研究人员的广泛关注。??（３）?ＰＣＮ?系列?Ｍ０Ｆ??该类Ｍ０Ｆ是一种具有多个立方体孔笼，空间结构类似于Ｃｕ－ＢＴＣ的空间拓??扑结构，其中具有代表性的Ｍ０Ｆ材料为ＨＫＵＳＴ－１?（［Ｃｕ３（ＴＭＡ）２Ｈ；！〇］ｎ），此外??１１??

（４）?ＺＩＦ?系列?ＭＯＦ??该类ＭＯＦ是通过过渡金属原子Ｚｎ?（?ＩＩ?）或者Ｃｏ?（?ＩＩ?）与咪唑以及咪唑衍??生物发生配位作用得到的一类新型的具有类沸石结构的多孔ＭＯＦｓ材料。图１－５??为ＺＩＦ系列ＭＯＦ的一些结构示意图，ＺＩＦ系列ＭＯＦ材料除了具有大的比表面??积，孔道结构规整及优异的多孔结构等优点，还具有良好的热稳定性和水稳定性，??这是大多数ＭＯＦ材料所不具备的性能。研宄发现ＺＩＦ系列ＭＯＦ材料对Ｃ〇２、??Ｈ２等气体具有较强的吸附能力特别是对二氧化碳具有较强的选择吸附能力。在??ＺＩＦ材料中最为典型的是具有ｓｏｄ结构的ＺＩＦ－８，近年来受到了研宄人员的密切??关注。??樂＾霸：樣??Ｚｌｆ－２?ＺＩＦ－３?ＺＩＦ－４?ＺＩＦ－５??ＺｌＦ－６?ＺＷＳ?ＺＩＦ－Ｊ０?ＺｔＦ－１１??图１－５?ＺＩＦ系列材料的结构示意图［５８］??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＺＩＦ?ｓｅｒｉｅｓ??（５）?ＵｉＯ?系列?ＭＯＦ??该类材料是２００８年Ｌｉｌｌｅｍｄ等提出来的一种含锆的ＵｉＯ系列材料，其中最??经典的材料是ＵｉＯ－６６。它是由正八面体［Ｚｒ６〇４?（ＯＨ）?４］结构单元与对苯二甲酸，??以十二配位方式连接形成的八面体和四面体交替连接的三维拓扑结构的多孔晶??体材料。如图１－６所示，由于较大的配位数及较强的Ｚｒ－０键能，使得ＵｉＯ－６６具??有极好的热稳定性（约５５０°Ｃ）和化学稳定性，在强酸、强碱溶液中浸泡后仍能??保持材料结构的稳定性。各种优异的性能使其被视为最具有发展潜力的ＭＯＦ材??料之一

【参考文献】：
期刊论文
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[10]高强度PVDF复合平板膜的制备和性能研究[J]. 左丹英,张振.  武汉科技学院学报. 2008(02)

博士论文
[1]聚醚酰亚胺阻力复合膜的制备及其性能研究[D]. 张玲玲.大连理工大学 2010
[2]热致相分离法制备PVDF微孔膜的结构控制与性能研究[D]. 计根良.浙江大学 2008

硕士论文
[1]Zr基MOFs材料与氧化石墨烯复合材料的合成及其对氟离子的吸附研究[D]. 龚建康.云南大学 2016



本文编号：3121100