固有孔高分子基CO 2 分离膜的制备及性能强化

发布时间：2024-06-12 01:50

　　固有微孔高分子(PIMs)具备有机材料易于加工的特性和分子筛材料的微孔特征,是大规模CO₂捕集过程极具潜力的膜材料之一。然而,受限于较低的分离选择性,PIMs膜难以实现大规模工业应用。本论文以固有微孔高分子为研究对象,以简便温和的浸涂法和物理共混法为技术手段,围绕如何提高固有微孔高分子膜选择性这一关键问题,从经典的溶解-扩散机制出发,提出通过调控膜表面结构或主体结构实现溶解选择性或扩散选择性强化的策略,实现了固有微孔高分子膜选择性的大幅提升和CO₂/CH₄的高效分离,为高性能碳补集膜的规模化制备奠定基础。主要研究内容如下:膜表面结构调控及溶解选择性强化:受多酚化学启发,采用浸涂法在PIM-1膜表面构建单宁酸分子层,对膜表面结构进行调控。单宁酸在各种基体表面具优异的粘附性,易于在PIM-1膜表面形成稳定的涂层;单宁酸分子中丰富的极性含氧官能团赋予膜表面优异的CO₂亲和特性,可促进目标气体分子CO₂在膜表面的溶解,从而实现溶解选择性强化。实验证明,在2 mg/ml单宁酸溶液中浸泡4...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 文献综述
    1.1 研究背景
        1.1.1 碳捕集的意义
        1.1.2 碳捕集技术概述
    1.2 CO₂分离膜的分离机制
        1.2.1 溶解扩散机制
        1.2.2 尺寸筛分机制
        1.2.3 促进传递机制
    1.3 CO₂分离膜材料
        1.3.1 有机高分子膜
        1.3.2 无机膜
        1.3.3 混合基质膜
    1.4 固有孔高分子膜研究进展
        1.4.1 膜表面结构调控
        1.4.2 膜主体结构调控
    1.5 论文选题与研究思路
第2章 实验部分
    2.1 实验原料和设备
        2.1.1 主要实验试剂
        2.1.2 主要实验设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 膜及纳米填充剂表征手段
        2.2.2 膜分离性能评价实验
    2.3 本章小结
第3章 PIM-1 膜表面结构调控及溶解选择性强化
    3.1 引言
    3.2 高分子合成及膜的制备
        3.2.1 固有孔高分子的合成
        3.2.2 复合膜的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 复合膜的表征
        3.3.2 膜气体分离性能
    3.4 本章小结
第4章 PIM-1 膜主体结构调控及扩散选择性强化
    4.1 引言
    4.2 ZIF-7/NH₂-ZIF-7 纳米填充剂及膜的制备
        4.2.1 ZIF-7/NH₂-ZIF-7 纳米颗粒的合成
        4.2.2 混合基质膜的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 ZIF-7/NH₂-ZIF-7 纳米填充剂表征
        4.3.2 混合基质膜的表征
        4.3.3 膜气体分离性能
    4.4 改进的Maxwell模型
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 主要创新点
    5.3 研究工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3993040