【摘 要】
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金属有机框架材料(MOFs)作为一种新型的多孔材料,自从被发现以来,就得到了世界各国研究者的注意,发展速度非常惊人,该材料兼具了有机高分子和无机化合物的优点,具有低密度、比表面
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金属有机框架材料(MOFs)作为一种新型的多孔材料,自从被发现以来,就得到了世界各国研究者的注意,发展速度非常惊人,该材料兼具了有机高分子和无机化合物的优点,具有低密度、比表面积高、结构和功能可设计等特点,在磁性、荧光、非线性光学、吸附、分离和催化等方面显示出巨大的应用潜能。但是合成MOFs膜却面临着反应条件苛刻,与载体材料结合力不强等问题。本文针对上述问题,在高分子膜能承受的温和条件下,通过界面晶化法,在PVDF中空纤维膜外表面制备一层MOFs功能层,根据MOF材料的种类和制备方法,本论文包括两部分: (1)以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基膜,通过多次界面晶化法,交替将PVDF中空纤维膜浸入乙酸铜水溶液和均苯三甲酸乙醇溶液中,界面晶化制备得到Cu-BTC/PVDF复合膜。通过扫描电子显微镜观察了复合膜的表面及截面形态结构。通过红外、XRD表征了PVDF表面所形成的Cu-BTC的化学组成和晶体结构,测试了PVDF/Cu-BTC复合膜对刚果红染料的通量,截留效果,以及在染料环境中的稳定性,最后测试CO2和N2气体通量和分离效果。从电镜图片,红外以及XRD分析的结果中,可以说明界面聚合晶化法可以制备Cu-BTC/PVDF复合膜。结果表明随着CuOAc和H3BTC浓度的增加Cu-BTC/PVDF复合膜对刚果红染料的通量逐渐降低,随着界面聚合次数的增加通量反而升高,对刚果红染料有很高的截留率(高于95%)。复合膜对气体的选择性降低,等温等压下N2/CO2的分离系数最大为1.4。 (2)以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基膜,将基膜两端封死,重复多次利用真空将硝酸锌水溶液引入基膜内部,转入2-甲基咪唑水溶液中晶化反应制备得到ZIF-8/PVDF复合膜。通过扫描电子显微镜观察了复合膜的表面及截面形态结构;通过红外、XRD表征了PVDF表面所形成的ZIF-8的化学组成和晶体结构,测试了ZIF-8/PVDF复合膜对刚果红染料的通量,截留效果,以及在染料环境中的稳定性。从电镜图片,红外以及XRD分析的结果中,可以说明界面聚合晶化法可以制备ZIF-8/PVDF复合膜,结果表明随着反应单体Zn(NO3)2·6H2O和2-mIM浓度的增加,ZIF-8/PVDF复合膜对刚果红染料溶液的通量减小,截留率升高,稳定性较好。
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