杂化超微孔材料膜的制备及其气体分离

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:javabudong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)是指金属离子或金属簇与有机配体构建成的新型多孔材料。经过数十年的研究,大量的MOFs结构和应用得到报道。其中,杂化超微孔材料(hybrid ultramicroporous materials,HUMs)是金属有机框架的一种,结构上由无机阴离子配体和有机配体与金属配位构成,具有孔径尺寸小而且可调、孔壁的无机阴离子对气体有较强的作用力等特点,在气体吸附分离方面显示了良好的性质。其中,SIFSIX-3-M(M=Cu、Zn、Ni、Co等)系列材料作为杂化超微孔材料的一类,在室温条件下具有很强的气体吸附能力而被广泛的研究。把SIFSIX-3-M材料制备成金属有机框架膜,有望结合杂化超微孔材料的优点,在膜的分离方面显示出更好的效果。SIFSIX-3-M(M=Cu、Zn、Ni、Co等)是通过二价金属和吡嗪配位形成二维平面,由阴离子SiF62-(SIFSIX离子)做为柱撑与二维平面上的中心金属进行配位而形成的三维晶体材料。这种材料的特点是孔壁上的阴离子SiF62-与CO2、C2H2、H2S等气体分子具有强的作用力,而且SiF62-中的F原子限制了孔径大小构成了超微孔结构。这种材料的孔径和气体分子尺寸相近(N2、CO2、CH4等),这也进一步加强了与气体分子的作用力。尽管SIFSIX-3-M系列材料有良好的选择性气体吸附性质,但由于制备合成条件限制,目前很少有文献报道利用这种材料制备成膜进行气体分离。本论文选择两种的杂化超微孔材料SIFSIX-3-Cu和SIFSIX-3-Ni制备金属有机框架膜。SIFSIX-3-Cu和SIFSIX-3-Ni晶体具有孔径小及与CO2作用力强等优点,使得这种材料可以吸附CO2等动力学直径较大的气体分子,便于较小直径的H2通过,从而提高气体分离效果。但由于两种晶体材料的生长条件不同以及对CO2不同的吸附量和吸附焓,所得到的膜的质量不同。通过对温度、浓度、时间、溶剂等生长条件进行详细的调控,得到两种晶体的生长规律,最终成功制备了两种金属有机框架膜,并进行了单组份的气体分离测试。SIFSIX-3-Cu的制备过程中需要CuSiF6提供金属和无机阴离子配体,但CuSiF6价格昂贵,难以获得,制备成膜成本高昂。(NH42SiF6价格低廉,本文利用(NH42SiF6替代CuSiF6,并利用一种新的方法在大孔SiO2基底表面制备出SIFSIX-3-Cu,即先用(NH42SiF6修饰SiO2熔砂片,利用原位生长法制备出SIFSIX-3-Cu膜。我们还详细讨论了SIFSIX-3-Cu膜在不同溶剂、浓度、时间的生长规律。通过SEM表征,我们得到了生长致密的膜,膜厚度约为20μm。对SIFSIX-3-Cu膜进行了气体分离测试表明该膜具有良好的气体分离效果,并且在连续测试后各组分的渗透量基本不变,说明SIFSIX-3-Cu膜具有良好的稳定性。SIFSIX-3-Ni相比于SIFSIX-3-Cu在潮湿空气中仍有良好的稳定性。利用原位生长法可以控制SIFSIX-3-Ni膜在基底的生长,便于获得厚度较薄的膜。我们仍然利用(NH42SiF6对SiO2熔砂片进行修饰,然后原位在基底表面生长了一层致密的SIFSIX-3-Ni膜,并通过SEM详细探讨了膜在不同温度、浓度的生长规律,SIFSIX-3-Ni膜单组份气体分离表明具有良好的气体分离效果。这种膜制备方法为多晶膜的制备提供了一个新的思路。
其他文献
元代在中国审美文化发展史上是极具特殊意义的一个历史时期。这一时期中华文化在发展过程中面临着一种从风格、形式到内容、品质的冲撞与融合,这对于处在引领和促进审美文化发展前列的汉族文人士大夫来说,无疑是一种严峻地考验。在中国封建传统道德价值观念的影响下,每逢改朝换代,在仕宦阶层中,都会产生一群忠于旧朝不事二君的文人士大夫,他们或隐于山林、市井,或隐于佛门道观,在历史发展与文化传承中逐渐形成了一种特殊的遗
随着电力市场改革的深入,水电作为我国当前最大的可再生能源将逐步走向市场成为竞争主体,在未来电力工业和社会经济可持续发展中占有十分重要的地位。市场环境下,水电企业作
该论文以爱情题材民歌为例的科尔沁叙事民歌当中的悲剧性、喜剧性人物形象为研究对象,论述了科尔沁叙事民歌人物形象产生的起源、发展演变的规律、悲剧喜剧性、内容、传承、审美特征等问题,探讨研究了科尔沁叙事民歌悲喜剧性人物形象的特征。该论文由导论、第一章、第二章、第三章(每章有三小节)构成,结论、参考文献等内容。导论部分主要论述选题的重要性,研究状况,选题目的,创新之处,研究方法、论文结构等内容。第一章的主
天津海事测绘中心根据交通部海事局“数字海事”的发展目标实施海事测绘信息化工作,构建以海洋空间地理信息为基础的海事测绘产品与服务框架。中心准备建设外业测量水深、碍
<正> 湖南省源江县为了广辟饲料来源,华田公社渔场研制成功机动多用打浆机。见照片经试用证明。该机能将各种水、陆生青饲料料打成草浆,把原来鱼不吃的饲料加工转化为鱼喜欢
焊接接头力学性能是衡量焊接产品质量的重要指标之一,为保证焊接产品质量满足焊接工程使用要求,传统方式是通过大量的焊接工艺评定试验来测试接头力学性能是否达标,具有成本高、效率低等缺点。本文提出利用机器学习建模的方法来对焊接接头力学性能进行预测,从而达到减少甚至取代焊接工艺评定试验的目的。首先,本文在深入研究机器学习算法理论的基础上,针对焊接接头力学性能预测这类小样本数据建模问题,设计了一套基于BP神经
兰坪村位于陕西省旬阳县麻坪镇,人口3000人左右,当地人将他们所说的方言称为“崇阳话”。当地沈姓家族族谱显示,他们祖先在明朝末年由现湖北省咸宁市崇阳县移民至此。经过调