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分子筛膜和金属有机框架膜的合成及应用

郭海玲  
【摘要】: 我们知道实际中的气体液体分离需要膜具有良好的成膜性,热稳定性,化学稳定性,耐酸、碱、微生物侵蚀和耐氧化性能。为满足实际需求气体液体分离条件,我必须制备大面积有序的无机膜,在各种无机材料中,分子筛膜是被研究最多的,近几年发展起来的无机膜材料,因其具有独特的性能,如其规则排列的孔道结构,特殊性质,孔径均一、阳离子可交换、Si/Al可以调节、耐高温、抗化学溶剂、具有不同的酸性、亲憎水性和催化性能等等,是实现分子水平上分离膜催化反应的优良多孔膜材料,所以引起人们对分子筛膜合成和研究的兴趣。分子筛膜被用于分离、吸附、扩散等方面的研究已经很多报道,但是要想满足实际中气体液体分离的需求还需要进一步研究,本论文从合成入手,以MFI分子筛膜为研究对象,分别采用了原位合成、二次生长和外延生长等不同的制备方法,并考察了不同合成条件对分子筛膜的形貌影响,研究了分子筛膜的生长机理,同时对部分分子筛膜气体液体分离性能的测试。金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新型的无机多孔材料,因金属有机骨架材料像分子筛一样拥有规则排列的孔道结构和特殊性质及孔道大小,连通性的可控性,而且孔道可以被设计或修饰来吸附或排斥某种气体,并且可以克服分子筛孔道尺寸限制的缺点,分子筛的孔道半径在4 A?到20A?之间,金属有机框架的孔道可以超越分子筛孔道的范围,所以引起人们对金属有机骨架材料膜的合成和研究的兴趣。本论文从合成入手,以HKUST-1和MOF-5材料制备成的膜为研究对象,分别采用了双铜源生长法和官能团修饰的方法制备成致密连续的金属有机框架膜,并考察了不同合成条件对膜的形貌影响,同时对部分金属有机框架膜气体分离性能的测试。


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