【摘 要】
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多孔金属有机骨架(MOFs)是指桥联多齿有机配体和金属离子之间通过配位键自组装形成周期性的一维,二维或三维网络结构的晶体材料.它可被分为含氮杂环类、含羟基类等.沸石咪唑骨架就是其典型的一种,它是由二价金属阳离子与咪唑阴离子进行配位形成的四面体骨架,具有沸石的拓扑结构.ZIF-8作为沸石咪唑骨架中常见的一中,常被用于气体分离、气体储存、药物释放、催化、化学传感等领域,但ZIF-8很少被作为分散相来研
【机 构】
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南京工业大学 南京工业大学 材料化学工程国家重点实验室
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多孔金属有机骨架(MOFs)是指桥联多齿有机配体和金属离子之间通过配位键自组装形成周期性的一维,二维或三维网络结构的晶体材料.它可被分为含氮杂环类、含羟基类等.沸石咪唑骨架就是其典型的一种,它是由二价金属阳离子与咪唑阴离子进行配位形成的四面体骨架,具有沸石的拓扑结构.ZIF-8作为沸石咪唑骨架中常见的一中,常被用于气体分离、气体储存、药物释放、催化、化学传感等领域,但ZIF-8很少被作为分散相来研究烃类或有机蒸气的回收.ZIF-8因其具有较好的热稳定性、化学稳定性、较大的比表面积、优越的吸附性能、对小分子具有选择性捕捉功能、合成方法简便等优势获得广泛的关注.尤其在气体分离膜领域展现出优异的性能.另外,ZIF-8是由稳定的有机共价键组成的强疏水性材料,它可以在未经过表里处理的情况下与具有疏水性质的聚合物牢固结合在一起,制备出无缺陷的混合基质膜.同时加入的ZIF-8颗粒又可以调控聚合物主体的自由体积,进一步提高混合基质膜的分离性能,从而最大限度的发挥ZIF-8和聚合物膜的优势.混合基质膜结合了无机颗粒和有机聚合物的两块优势,因此,将ZIF-8掺杂到聚合物相中是提高气体分离性能最有效的一种方法.此工作是通过将ZIF-8无机颗粒分散到聚合物PDMS(聚二甲基硅氧烷)中制备ZIF-8/PDMS混合基质膜分离C3H8/N2.考察不同ZIF-8掺杂量下的混合基质膜对膜性能的影响因素.制备的ZIF-8纳米颗粒的混合基质膜通过SEM、XRD、FT-IR、AFM和TGA等表征手段对其物化性质进行表征.同时,考察ZIF-8/PDMS混合基质膜在不同压力和温度的情况下对C3H8/N2混合气体分离性能影响.实验结果表明,不同的掺杂量对膜性能具有重要的影响.除此之外,无机颗粒在聚合物中的分散问题是影响混合基质膜性能的重要因素.经过对制膜参数的优化,ZIF-8/PDMS混合基质膜展现出较好的C3H8/N2的分离性能,在烃类气体分离和有机蒸汽的回收应用中具有良好的发展潜力.
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