收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

“一锅法”制备金属有机框架/聚合物复合材料及其应用研究

陈聪聪  
【摘要】:金属有机框架材料(Metal-organic Framework)由于具有高比表面积、高孔隙率、孔道尺寸可调等优点,在吸附分离、储能、催化等领域具有广阔的应用前景。但是,MOF晶体材料力学性能差,难以加工处理,阻碍了 MOF的工业化进程;同时,大部分MOF的纯微孔结构不利于客体分子的传质,制约了 MOF在吸附、催化等领域的大规模应用。针对此,通过引入力学性能好、易于加工处理的聚合物,可制备出MOF/聚合物复合材料,能有效弥补MOF在实际应用过程中的短板。但是,目前MOF/聚合物复合材料的制备方法存在MOF分布不均、MOF和聚合物相容性差、制备过程操作复杂等问题。因此,开发一种操作简便、高效可控的复合材料制备工艺具有重要意义,是实现复合材料工业化生产的关键。本文首次提出“一锅法”制备工艺,从含有MOF前体、聚合物和溶剂的混合溶液出发,直接制备得到复合材料。其中,MOF结晶和聚合物析出这两个过程的同时进行,不仅保证了 MOF在聚合物基质中的良好分散,并且省去了 MOF合成、干燥、分散的过程,显著简化了制备流程。此外,通过调整制备工艺,还能在复合材料中引入大孔或介孔,有效解决MOF纯微孔结构传质难的问题。得到了以下主要结论:(1)通过“一锅法”反相法制备MOF/聚合物复合小球。借助相转化过程在聚合物基质中引入大孔结构,从而制备得到具有大孔-微孔多级孔结构的ZIF-8/聚丙烯腈(PAN)复合材料。将该复合材料应用于水体中苯并三唑的吸附,复合材料显示出快速的吸附速率,拟二级吸附速率常数为3.17×104 g mg-1 min-1,是相同条件下MOF的9.3倍。(2)通过“一锅法”溶剂冰模板法制备MOF/聚合物复合材料整料。借助溶剂冰模板在聚合物基质中引入互通孔结构的大孔,从而制备得到具有大孔-微孔多级孔结构的ZIF-8/聚氨酯(PU)复合材料。将该复合材料应用到水体中柠檬黄染料的吸附,复合材料显示出快速的吸附速率,拟二级吸附速率常数为1.89×10-3 g mg-1 min-1,是MOF的2.6倍。此外,复合材料还显示出优异的循环吸附性能和力学性能,有利于复合材料回收再利用。(3)通过“一锅法”蒸发共溶剂法制备MOF/聚合物复合材料。蒸发共溶剂过程中,MOF和聚合物基质之间的相互作用使得在MOF中引入了介孔,同时在聚合物基质中引入了大孔和介孔。因此得到的HKUST-1/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料具有大孔-介孔-微孔全孔径尺寸范围的多级孔结构。该复合材料显示出快速的CO2吸附能力,是MOF的3.5倍;同时还具有高的CO2吸附量,达到1.47 mmol g-1。(4)通过“一锅法”静电纺丝法制备MOF/聚合物复合纤维,最后得到纤维交错的多孔HKUST-1/PAN复合纤维膜。将该复合纤维膜应用到超薄锂金属电池隔膜中,纤维膜的高孔隙率以及MOF的开放金属位点使得复合纤维膜具有优异的电解液浸润性,同时在充放电过程中能有效稳定锂离子流。和使用商业聚丙烯(PP)隔膜和PAN纤维隔膜的电池相比,使用该复合纤维隔膜的电池具有优异的循环稳定性,200次充放电循环后比电容保持率仍高达83.1%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 严志云;石虹桥;梁世强;凌育赵;陆益民;;聚合物复合材料界面粘合理论研究进展[J];仲恺农业技术学院学报;2007年02期
2 雷文;;麻纤维/聚合物复合材料[J];合成树脂及塑料;2009年03期
3 周成飞;;防中子辐射及中子检测用碳化硼/聚合物复合材料的研究进展[J];橡塑技术与装备;2020年08期
4 胡林华;彭志华;谢卫平;张亚楠;;碳纳米管/聚合物复合材料的介电与储能特性研究[J];西南民族大学学报(自然科学版);2017年01期
5 李福强;陈福林;岑兰;陈慧雪;;天然短纤维/聚合物复合材料研究进展[J];塑料科技;2009年09期
6 尚玉栋;李铁虎;朱新伟;李昊;党阿磊;陈旭东;张颖;熊传银;赵廷凯;;石墨烯/聚合物复合材料的制备与研究进展[J];炭素技术;2016年02期
7 肖军华;曹有名;周彦豪;;碳纳米管/聚合物复合材料的研究进展[J];塑料;2007年04期
8 张力,张恒;聚合物复合材料发动机的研究进展[J];新技术新工艺;1999年06期
9 RaLf A Faith;潘蓉;;新型聚合物复合材料的展望[J];国外导弹与航天运载器;1989年03期
10 叶鹏;王猛;胡玲玲;韩和良;;石墨烯/聚合物复合材料的研究现状和产业化关键技术[J];聚氯乙烯;2017年06期
11 周建华;查向华;;纳米银/聚合物复合材料的原位法制备技术综述[J];材料导报;2017年19期
12 李海龙;谢苏江;朱磊宁;刘金彪;;碳纳米管在聚合物复合材料中的分散及应用[J];合成树脂及塑料;2012年05期
13 陈利,瞿美臻,王贵欣,张伯兰,于作龙;含碳纳米管的聚合物复合材料研究进展[J];高分子材料科学与工程;2004年05期
14 林原,江畹兰;半导体纳米粒子/聚合物复合材料及制备方法进展[J];功能材料;2000年03期
15 李健心;聚合物复合材料齿轮弯曲强度的设计计算方法[J];机械设计与制造工程;1998年05期
16 黄一鸣;;碳纳米管/聚合物复合材料的研究与应用进展[J];胶体与聚合物;2015年04期
17 刘翔;王杰;王艳春;南辉;;碳纳米管/聚合物复合材料研究进展[J];中国胶粘剂;2015年04期
18 刘珵;董威红;刘淼;;碳纳米管/聚合物复合材料的研究进展[J];精细化工中间体;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 丛超男;陈永强;黄筑平;;还原石墨烯/蒙脱土/聚合物复合材料细观力学模型及应用[A];北京力学会第二十七届学术年会论文集[C];2021年
2 王建;王遂;陈东杰;;聚乙烯单聚合物复合材料的嵌件式注射成型[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题K 高分子加工[C];2015年
3 张力;岳振星;李龙土;;微波天线应用的温度稳定型陶瓷聚合物复合材料[A];第二届海峡两岸功能材料科技与产业峰会(2015)摘要集[C];2015年
4 刘明贤;彭琦;何瑞;杨景;赵伟;罗丙红;周长忍;;甲壳素纳米晶/聚合物复合材料的制备及性能研究[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题L 高分子复合体系[C];2015年
5 白松浩;;增强聚合物复合材料的摩擦学研究进展[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年
6 英哲;杜金红;赫秀娟;童昕;成会明;;纳米碳管/聚合物复合材料的制备与性能[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
7 白松浩;;增强聚合物复合材料的摩擦学研究进展[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年
8 何春霞;;聚合物复合材料摩擦学研究进展[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
9 徐诺心;王倩倩;蒋永昶;杨辉;张启龙;;花状TiO_2的制备及其在聚合物复合材料中的应用[A];第十九届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2016年
10 白鑫;翟滢皓;邢妍;张勇;;石墨烯/聚合物复合材料的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
11 王崇林;袁才登;王勇强;李莹;董霞;;辐射改性三维编织增强聚合物复合材料的研究[A];天津市核学会2005年学术交流会论文汇编[C];2005年
12 李海红;高原;;二硫化钼填充高岭土基矿物聚合物复合材料的摩擦学性能研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
13 王美荣;贾德昌;何培刚;周玉;;漂珠尺寸对35vol.%漂珠/铝硅酸盐聚合物复合材料组织结构与性能的影响[A];第十六届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2010年
14 李志超;夏和生;王琪;;3D打印制备具有隔离导电网络柔性聚合物复合材料[A];2016年全国高分子材料科学与工程研讨会论文摘要集[C];2016年
15 刘举庆;肖潭;廖坚;吴萍;;碳纳米管/聚合物复合材料的界面设计与力学性能[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
16 郑伟;胡信国;张翠芬;;高能量密度硫/聚合物复合材料的制备与电化学性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
17 邓建国;;耐高温高导电聚合物复合材料[A];中国工程物理研究院科技年报(2009年版)[C];2010年
18 沈建祥;高洋洋;刘军;张立群;;聚合物复合材料力学行为中微观结构变化的分子模拟研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题B:高分子理论、计算与模拟[C];2013年
19 郭磊;聂国华;;正交各向异性介质中椭圆夹杂内非均匀特征应变引起的弹性场[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
20 陈斌;吴晓金;吴新燕;彭向和;范镜泓;;贝壳的层状微结构与仿生陶瓷/聚合物复合材料的研究[A];全国首届青年复合材料学术交流会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 陈聪聪;“一锅法”制备金属有机框架/聚合物复合材料及其应用研究[D];浙江大学;2021年
2 袁宏博;共轭聚合物复合材料的构建及其生物检测研究[D];河北工业大学;2017年
3 余翠平;有序排列氮化硼/聚合物复合材料的可控制备与导热性能研究[D];西北工业大学;2018年
4 杨大勇;石墨/聚合物复合材料正交切削机理及表面粗糙度预测[D];华南理工大学;2018年
5 侯雁北;过渡金属—有机框架材料设计及其阻燃聚合物复合材料的性能研究[D];中国科学技术大学;2019年
6 童建宇;铅卤钙钛矿纳米晶及其聚合物复合材料的制备与光学应用[D];南京大学;2019年
7 毛倩超;注塑制备聚丙烯和聚乙烯单聚合物复合材料[D];北京理工大学;2015年
8 费炎培;轻质聚合物复合材料可控制备、性能调控及功能化应用研究[D];浙江工业大学;2020年
9 文风;金属/聚合物复合材料的腐蚀行为和金属离子扩散动力学研究[D];华中科技大学;2007年
10 丛超男;双夹杂模型及其在石墨烯/聚合物复合材料有效性能研究中的应用[D];北京大学;2021年
11 郑春明;多孔无机/聚合物复合材料的制备,表征及在制糖工业的中试应用[D];南开大学;2009年
12 倪名立;结构有序聚合物复合材料的激光全息加工、结构与性能[D];华中科技大学;2017年
13 王志峰;碳纳米管/聚合物复合材料力敏特性及柔性传感器研究[D];清华大学;2013年
14 刘学军;锂硫电池用聚合物复合材料的制备及性能研究[D];苏州大学;2019年
15 吴超;聚合物基石墨烯复合材料的可控制备与性能研究[D];上海交通大学;2014年
16 彭红瑞;无机纳米粒子/聚合物复合材料的研究[D];中国海洋大学;2005年
17 李金辉;自修复聚合物复合材料的设计、制备及应用研究[D];中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院);2017年
18 王彦;石墨烯的制备及其在聚合物复合材料中的应用[D];上海交通大学;2012年
19 江青松;纤维增强聚合物复合材料注塑成型理论与实验研究[D];南昌大学;2017年
20 张燕黎;苯并咪唑类聚合物的合成及其修饰碳纳米管和石墨烯的研究与应用[D];东华大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 谢凝钰;碳纳米管/聚合物复合材料导电特性的研究[D];南华大学;2016年
2 王龙飞;成型参数对模内自增强共注成型单聚合物复合材料性能的影响研究[D];大连理工大学;2016年
3 王一科;多壁碳纳米管改性聚合物复合材料的分散方法与性能研究[D];武汉纺织大学;2019年
4 胡健斌;基于石墨相氮化碳的聚合物复合材料的制备及性能研究[D];华北电力大学(北京);2019年
5 张琰;单聚合物复合材料模内自增强成型特性的实验研究[D];大连理工大学;2019年
6 刘晨;陶瓷/聚合物复合材料的制备及其性能研究[D];福州大学;2018年
7 王平平;POSS/聚合物复合材料的制备及其鞣制性能[D];陕西科技大学;2019年
8 郭海云;多元复合法制备高强度高韧性室温自修复聚合物复合材料[D];吉林大学;2019年
9 金硼;多级孔金属有机框架/聚合物复合材料的制备和催化性能研究[D];湖南大学;2018年
10 张雪;反铁电陶瓷/聚合物复合材料介电可调性能的研究[D];华中科技大学;2017年
11 朱首骥;石墨和六方氮化硼的剥离、改性及其在聚合物复合材料中的导热性能研究[D];厦门大学;2017年
12 柯誉满;聚乙二醇/地质聚合物复合材料的制备与性能研究[D];广西大学;2018年
13 王悦;金属-聚合物复合材料在蛋白质去除和小分子降解分析中的应用[D];兰州大学;2020年
14 余声平;钙磷灰石/聚合物复合材料的仿生制备与表征[D];安徽大学;2017年
15 谢毅飞;含多种营养元素的生物降解聚合物复合材料降解机理以及农艺效应研究[D];中北大学;2020年
16 孙晨晨;碳酸钙/地质聚合物复合材料3D成型的研究[D];广西大学;2019年
17 周浪;石墨烯/功能聚合物复合材料的合成与应用[D];南昌大学;2020年
18 谢岁岁;具有生物活性的功能梯度多孔地质聚合物复合材料的制备[D];武汉工程大学;2016年
19 王遂;聚乙烯单聚合物复合材料的注射成型工艺研究[D];北京理工大学;2015年
20 齐元园;石墨烯/聚合物复合材料在组织工程支架及药物载体中的应用研究[D];兰州大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 本报记者 刘洋;同喝一江水 同呷一锅饭[N];人民政协报;2020年
2 本报评论员;绝不能做坏一锅汤的老鼠[N];宝鸡日报;2020年
3 记者 张丽亚 蔡晓磊;教师陪餐“我们同吃一锅饭”[N];昆明日报;2019年
4 ;美研究人员:消极员工“坏了一锅汤”[N];新华每日电讯;2007年
5 北京商报记者 贺陈慧;“老诚一锅”与“老城一锅”谁正宗[N];北京商报;2014年
6 本报记者 毛立国;“老诚一”再诉“老城一锅”[N];中国知识产权报;2014年
7 记者 陈碧红;“一锅”端出232个项目 成都集中“营销”小城镇[N];四川日报;2012年
8 本报见习记者 程唯珈 记者 刘万生 通讯员 杨曼;科学家“一锅”催出乙醇[N];中国科学报;2019年
9 ;市场是一锅不断升温的水[N];科技日报;2002年
10 旷伟 记者 陈建兵;村民与开发企业“同吃一锅饭”[N];四川日报;2009年
11 常丽君;新型低成本“电毡”可利用体热给iPod充电[N];科技日报;2012年
12 特派记者 田时胜;双方就全方位校市合作达成战略合作共识[N];钦州日报;2010年
13 记者 刘芃;让聚合物材料变得更好用[N];上海科技报;2010年
14 本报记者 王惜纯;假冒零配件坏了汽配业一锅汤[N];中国质量报;2005年
15 本报特约记者 张强 通讯员 薛文涛 蒲杰鸿;坚持20年,做好一锅“拥军饭”[N];中国国防报;2021年
16 北京商报记者 徐慧 实习记者 周宁;老诚一锅PK蝎王府[N];北京商报;2015年
17 ;“老诚一”不容“老城一锅”羊蝎子[N];中国知识产权报;2014年
18 商报记者 崔嵬;污点网游,一马勺坏一锅汤[N];北京商报;2008年
19 卜海涛;别让几只苍蝇坏了一锅汤[N];中国财经报;2006年
20 北京商报记者 贺陈慧;老诚一锅欲做羊蝎子第一股[N];北京商报;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978