论文部分内容阅读
多孔材料包括无机多孔材料，有机多孔材料以及无机-有机杂化多孔材料，多孔材料迷人的孔结构和广泛的应用使其成为了近年来研究的一大热点。其中，多孔膜材料的制备和分离应用吸引了大批研究者。本论文主要研究了无机膜材料和有机多孔膜材料的制备以及在液体、气体分离方面的应用。一般来说，分子筛膜的制备需要高温高压的反应条件以及有机模板剂的支撑，这些因素使得分子筛膜无法真正的在工业中得到生产应用。本论文的第一部分工作是首次在低温常压下（100°C）、采用无模板二次生长法制备了连续致密的ZSM-5分子筛膜，通过XRD和SEM表征，我们知道晶体都是纯净的MFI分子筛晶体且膜连续致密，无明显裂缝缺陷。通过ICP和XPS表征，该膜Si/Al很低。在常温下的液体吸附和吸附热计算证明我们制备的ZSM-5膜亲水性很强。由于低温下晶体生长较慢，得到的膜分离层很薄，所以透量有很大提高。ZSM-5膜在对水-醇共沸体系（水-乙醇、水-异丙醇）进行分离时，表现出了优异的分离性能，分离指数高达10000，透量在3.43~6.88kg m-2h-1之间。多孔有机骨架材料（porous organic frameworks, POFs）是一种新型多孔材料，质轻，比表面积大，气体吸附性能好，根据实际可应用于气体吸附、储存和分离等方面。本文的第二部分工作是将对CO2有优异吸附性能的SNW-（1N-rich Schiffbased POF）有机多孔材料复合至工业化聚砜基质中，得到基于SNW-1的POF材料的混合基质复合膜，对CO2/CH4、CO2/N2两组混合气体进行分离。气体吸附测试以及IAST模拟计算表明SNW-1对CO2有很强的吸附分离能力，归因于其高的比表面积和骨架中含大量-NH基团。在混合气体分离的测试中，该膜对CO2/CH4、CO2/N2的分离因子分别达到了34和40，CO2的透量约为22.4barrer。