离子液体调控MOF分离通道及其混合基质膜CO 2 分离性能探究

发布时间：2021-10-17 01:07

　　MOF基混合基质膜具有良好的CO₂分离前景,但由于MOFs的呼吸效应使其有效分离孔径增大,难以实现CO₂/N₂（CH₄）的精准筛分。采取原位合成调控和后合成修饰调控方法调节MOF的孔道尺寸较为复杂,需要用到有毒试剂,操作要求严苛,且破坏晶体结构。为此,本文提出采用离子液体对孔笼型MOF进行后修饰,通过离子液体在笼腔内的占位作用,调控MOF的有效分离尺寸,以提高大尺寸气体分子通过MOF的传输阻力,实现MOF混合基质膜对不同尺寸的气体对的高效筛分。首先选取ZIF-8作为研究对象,通过吸附-渗入两步法,使离子液体分子吸附在ZIF-8表面,再加热使ZIF-8窗口扩大,使离子液体分子在温度和浓度驱动力下渗入,成功制备了不同[Bmim][PF₆]含量的[Bmim][PF₆]@ZIF-8复合材料。[Bmim][PF₆]和ZIF-8成功结合,两者之间具有相互作用力。TGA结果计算得到了[Bmim][PF₆]@ZIF-8复合物中[... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 混合基质膜
        1.1.1 混合基质膜的制备方法
        1.1.2 混合基质膜的分离机理
        1.1.3 混合基质膜的填料
    1.2 MOF基混合基质膜
        1.2.1 金属有机骨架化合物(MOFs)
        1.2.2 MOF基混合基质膜改性方法
    1.3 MOF孔道尺寸调控
        1.3.1 原位合成调控
        1.3.2 后合成修饰调控
    1.4 离子液体
        1.4.1 离子液体概述
        1.4.2 离子液体混合基质膜
    1.5 选题意义及研究内容
2 [Bmim][PF_6]调控ZIF-8 有效分离尺寸
    2.1 实验药品及仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 水相合成ZIF-8
        2.2.2 [Bmim][PF_6]/ZIF-8 复合物制备
        2.2.3 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 复合材料制备
    2.3 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 复合材料的结构和性能
        2.3.1 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 微观形貌
        2.3.2 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 晶体结构
        2.3.3 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 的红外谱图
        2.3.4 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 热失重行为
        2.3.5 不同[Bmim][PF_6]浓度的[Bmim][PF_6]@ZIF-8 表征
        2.3.6 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 氮吸脱附行为
    2.4 本章小结
3 [Bmim][PF_6]@ZIF-8/Pebax混合基质膜的CO_2/N_2 分离
    3.1 实验药品及仪器
        3.1.1 实验药品
        3.1.2 实验仪器
    3.2 实验步骤
        3.2.1 水相合成ZIF-8
        3.2.2 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 复合物制备
        3.2.3 [Bmim][PF_6]@ZIF-8/Pebax混合基质膜制备
    3.3 [Bmim][PF_6]@ZIF-8 混合基质膜表征方法
        3.3.1 扫描电镜(SEM)
        3.3.2 差示扫描量热法(DSC)
        3.3.3 机械性能测试
        3.3.4 气体分离性能测试
    3.4 [Bmim][PF_6]@ZIF-8/Pebax混合基质膜的结构与性能
        3.4.1 膜微观形貌
        3.4.2 膜玻璃化转变温度
        3.4.3 填料类型对膜CO_2分离性能影响
        3.4.4 填料含量对膜CO_2分离性能影响
        3.4.5 离子液体浓度对膜CO_2分离性能影响
        3.4.6 与其它离子液体/MOF膜性能对比
    3.5 本章小结
4 IL调控ZIF分离通道普适性研究
    4.1 实验药品及仪器
        4.1.1 实验药品
        4.1.2 实验仪器
    4.2 实验步骤
        4.2.1 ZIF制备
        4.2.2 IL@ZIF制备
        4.2.3 IL@ZIF/Pebax混合基质膜制备
        4.2.4 IL@ZIF表征
        4.2.5 IL@ZIF膜表征
        4.2.6 IL@ZIF-8 混合基质膜CO_2 分离测试
    4.3 IL@ZIF复合材料结构与性能
        4.3.1 ZIF-71微观形貌分析
        4.3.2 IL@ZIF晶体结构
        4.3.3 IL@ZIF红外谱图
        4.3.4 IL@ZIF热性能分析
        4.3.5 氮吸脱附表征
    4.4 IL@ZIF-8/Pebax混合基质膜表征
        4.4.1 膜的机械性能表征
        4.4.2 IL@ZIF-8填料含量变化对膜性能影响
        4.4.3 不同IL浓度的混合基质膜性能比较
    4.5 本章小结
结论
创新点和展望
参考文献
攻读硕士学位期间科研项目及科研成果
致谢


【参考文献】：
博士论文
[1]离子液体膜CO2分离性能及稳定性研究[D]. 赵薇.大连理工大学 2012



本文编号：3440828