用于氣體分離的ZIF-8膜的制備及其滲透性能研究.pdf

1、類沸石咪唑骨架材料(ZIFs)中的ZIF-8由于其孔道結(jié)構(gòu)的可調(diào)控性，因此對(duì)于CO2以及低碳有機(jī)氣體有潛在分離能力。常用的ZIFs膜制備方式如原位合成法，晶種二次法等在膜制備過(guò)程中都存在一定的缺陷，主要原因是膜層與無(wú)機(jī)材料表面之間結(jié)合能力差。本文提出采用在晶種液中添加偶聯(lián)劑的改良的晶種二次法，來(lái)提高在氧化鋁陶瓷管外表面制備ZIF-8膜的成膜效果，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行H2、CO2等常見(jiàn)氣體的氣體滲透性能評(píng)價(jià)。
　　鑒于文獻(xiàn)中的ZIF-8

2、晶體制各方式各有優(yōu)劣，因此本文首先探索適合用于制備ZIF-8膜所需晶體的最佳方式，發(fā)現(xiàn)以甲醇為溶劑制備的ZIF-8晶體的純度，晶體形貌，粒徑大小（100nm左右）最好，且此方法操作簡(jiǎn)單。
　　在ZIF-8膜制備過(guò)程中，考察晶種液濃度和反應(yīng)晶化時(shí)間對(duì)成膜效果的影響，發(fā)現(xiàn)最佳條件分別為1w％和5h。為解決膜層與載體表面結(jié)合力弱的問(wèn)題，本文探索聚醚酰亞胺(PEI)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作偶聯(lián)劑及其用量對(duì)成膜效果的影響，并

3、進(jìn)行了氣體滲透評(píng)價(jià)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):偶聯(lián)劑種類對(duì)成膜效果影響順序?yàn)锳PTES＞PEI＞不添加偶聯(lián)劑;考察PEI作偶聯(lián)劑對(duì)成膜效果影響，發(fā)現(xiàn)最佳添加量為1w％，膜表面相對(duì)平整，但仍有缺陷，晶體生長(zhǎng)狀況良好，大部分呈六元環(huán)晶胞形狀，存在團(tuán)聚現(xiàn)象，膜厚度10-15μm，H2和CO2滲透通量分別為43.5×10-8mol·s-1·Pa-1·m-2、11.2×10-8mol·s-1·Pa-1·m-2，對(duì)于H2/N2、H2/CH4分離因數(shù)為12.39、1