水滑石基复合薄膜的制备及其二氧化碳选择透过性能研究
发布时间：2021-04-28 11:19
在温室效应日益加剧与可再生资源有效利用的大背景下,CO2膜分离技术在碳源回收利用及实现可持续发展等方面发挥着至关重要的作用。与其他CO2分离方法相比,膜技术具有高能效、操作简单和环境友好等特点。尽管CO2膜分离材料已取得了很大进展,但仍存在如下问题:1.大多数聚合物膜和无机膜无法兼具高渗透性与高选择性。2.薄膜构筑、结构调控手段单一,膜内细小缺陷难以避免,限制膜性能的提高。3.未能有效利用气体分子在物理、化学性质等方面的差异,从多种途径实现对气体的高效分离。针对上述问题,本文选取层状双金属氢氧化物水滑石（LDHs）作为薄膜构筑基元,系统地研究了单片层水滑石的合成方法。采用水热法、阴离子交换法、甲酰胺溶剂剥离的方法制备了大粒径单片层水滑石纳米片。分别采用真空抽滤-浸渍、旋涂组装的方法,获得了两类LDH基复合薄膜,具体研究内容如下:1.采用真空辅助抽滤法制备了 LDH层状堆积膜,通过滴涂浸渍将离子液体（IL）引入LDH膜的层间纳米通道,制备的LDH-IL复合膜具有高度取向性及优异的CO2分离性能。LDH与IL间的氢键、静电相互作用在一定程度上提高了薄膜的热稳定性和结构稳定性,使薄膜能够长期...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 分离捕集CO_2的意义
1.1.2 CO_2的主要来源
1.1.3 CO_2的应用
1.1.4 CO_2分离捕获技术
1.1.4.1 燃前捕获
1.1.4.2 富氧燃烧
1.1.4.3 燃后捕获
1.2 CO_2分离膜及其分离原理
1.2.1 聚合物膜及其分离原理
1.2.1.1 溶解-扩散膜及其机理
1.2.1.2 促进传递膜及其机理
1.2.2 无机薄膜材料及其分离原理
1.2.3 聚合物-无机复合薄膜材料
1.3 水滑石材料在气体选择性透过领域相关研究进展
1.3.1 水滑石材料概念及结构特点
1.3.2 水滑石材料及剥层水滑石材料的制备方法
1.3.2.1 水滑石材料制备方法
1.3.2.2 剥层水滑石材料的制备方法
1.3.3 LDH膜材料在气体分离中的应用
1.3.3.1 LDH作为分离层
1.3.3.2 LDH作为前体层
1.3.3.3 LDH作为MOF的互补缓冲层
1.3.3.4 LDH作为CO_2的传输通道
1.4 本论文研究内容、目的及意义
1.4.1 本论文研究内容
1.4.2 本论文的目的及意义
第2章 水滑石/离子液体复合薄膜的制备及气体选择透过性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 MgAl-CO_3 LDH的制备
2.2.3 MgAl-NO_3 LDH的制备
2.2.4 MgAl- LDH胶体的制备
2.2.5 水滑石堆积膜的制备
2.2.6 离子液体/水滑石复合薄膜(LDH-IL)的制备
2.2.7 样品的表征
2.2.8 复合膜渗透性能及选择性能评价装置及方法
2.2.9 计算方法及理论模型的建立
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 水滑石材料的制备与表征
2.3.2 LDH-IL复合薄膜的形貌与结构
2.3.3 LDH-IL复合薄膜的气体渗透性测试
2.3.4 LDH-IL复合薄膜的稳定性测试
2.3.5 LDH-IL复合膜构效关系揭示
2.4 本章小结
第3章 (LDH/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的组装及气体选择透过性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 实验所用聚合物简介
3.2.3 涂膜液的配置
3.2.4 (LDH/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的制备
3.2.5 (LDH(CO_3)/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的制备
3.2.6 样品的表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 水滑石材料的制备与表征
3.3.2 (LDH/CMCS/PVAm)_n及(LDH(CO_3)/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的形貌与结构
3.3.3 (LDH/CMCS/PVAm)_n及(LDH(CO_3)/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的气体渗透性能测试
3.3.4 待完善部分
3.4 本章小结
第4章 结论
本论文创新点
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
本文编号：3165385
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
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学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 分离捕集CO_2的意义
1.1.2 CO_2的主要来源
1.1.3 CO_2的应用
1.1.4 CO_2分离捕获技术
1.1.4.1 燃前捕获
1.1.4.2 富氧燃烧
1.1.4.3 燃后捕获
1.2 CO_2分离膜及其分离原理
1.2.1 聚合物膜及其分离原理
1.2.1.1 溶解-扩散膜及其机理
1.2.1.2 促进传递膜及其机理
1.2.2 无机薄膜材料及其分离原理
1.2.3 聚合物-无机复合薄膜材料
1.3 水滑石材料在气体选择性透过领域相关研究进展
1.3.1 水滑石材料概念及结构特点
1.3.2 水滑石材料及剥层水滑石材料的制备方法
1.3.2.1 水滑石材料制备方法
1.3.2.2 剥层水滑石材料的制备方法
1.3.3 LDH膜材料在气体分离中的应用
1.3.3.1 LDH作为分离层
1.3.3.2 LDH作为前体层
1.3.3.3 LDH作为MOF的互补缓冲层
1.3.3.4 LDH作为CO_2的传输通道
1.4 本论文研究内容、目的及意义
1.4.1 本论文研究内容
1.4.2 本论文的目的及意义
第2章 水滑石/离子液体复合薄膜的制备及气体选择透过性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 MgAl-CO_3 LDH的制备
2.2.3 MgAl-NO_3 LDH的制备
2.2.4 MgAl- LDH胶体的制备
2.2.5 水滑石堆积膜的制备
2.2.6 离子液体/水滑石复合薄膜(LDH-IL)的制备
2.2.7 样品的表征
2.2.8 复合膜渗透性能及选择性能评价装置及方法
2.2.9 计算方法及理论模型的建立
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 水滑石材料的制备与表征
2.3.2 LDH-IL复合薄膜的形貌与结构
2.3.3 LDH-IL复合薄膜的气体渗透性测试
2.3.4 LDH-IL复合薄膜的稳定性测试
2.3.5 LDH-IL复合膜构效关系揭示
2.4 本章小结
第3章 (LDH/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的组装及气体选择透过性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 实验所用聚合物简介
3.2.3 涂膜液的配置
3.2.4 (LDH/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的制备
3.2.5 (LDH(CO_3)/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的制备
3.2.6 样品的表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 水滑石材料的制备与表征
3.3.2 (LDH/CMCS/PVAm)_n及(LDH(CO_3)/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的形貌与结构
3.3.3 (LDH/CMCS/PVAm)_n及(LDH(CO_3)/CMCS/PVAm)_n复合薄膜的气体渗透性能测试
3.3.4 待完善部分
3.4 本章小结
第4章 结论
本论文创新点
参考文献
致谢
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作者及导师简介
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本文编号：3165385
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3165385.html
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