【摘 要】
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全球变暖问题的加重使CO2捕集成为人们迫切需要解决的问题。膜分离技术作为一类节能型气体分离技术以其能耗低、成本低、效率高、占地面积小等优点脱颖而出,成为目前的研究热点。混合基质膜（MMMs）是基于无机材料/聚合物制备而成的一种膜材料,兼具聚合物膜易于改性以及无机膜稳定性好的优点,同时又克服了渗透率和选择性不能同时提高的问题,受到了科研人员的广泛关注。但是,由于两相相容性较差,MMMs容易出现颗粒团
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全球变暖问题的加重使CO2捕集成为人们迫切需要解决的问题。膜分离技术作为一类节能型气体分离技术以其能耗低、成本低、效率高、占地面积小等优点脱颖而出,成为目前的研究热点。混合基质膜（MMMs）是基于无机材料/聚合物制备而成的一种膜材料,兼具聚合物膜易于改性以及无机膜稳定性好的优点,同时又克服了渗透率和选择性不能同时提高的问题,受到了科研人员的广泛关注。但是,由于两相相容性较差,MMMs容易出现颗粒团聚、链段僵化、膜内存在缺陷结构等问题。为了改善界面缺陷,提高膜材料的分离性能,需对其进行改性处理。为了解决CO2捕集问题,本文制备了几种混合基质膜,并研究其气体分离性能,得到了分离能力较好的膜材料。本文选用含咪唑结构的6FDA型聚酰亚胺（6FDA-BI）为连续相,ZIF-8为分散相,制备用于CO2/CH4、H2/CH4、CO2/N2分离的混合基质膜。尽管这类MMMs具有不错的气体分离性能,但膜内仍存在界面缺陷等问题,所以用Zn2+改性方法对MMMs进行处理,进一步改善其气体分离能力。同时,还探究了聚合物类型对膜材料气体分离性能的影响。选择了两种不同类型的聚合物6FDA-6Fp DA和Pebax分别与Ni2（dobdc）混合制备MMMs,比较二者分离性能的差异。（1）成功制备出了具有较好的稳定性和机械性能及优异气体分离性能的6FDA-BI/ZIF-8 MMMs。随着MOFs掺杂量增加,MMMs气体渗透率不断提高,选择性略有降低。用Zn2+对6FDA-BI/20%ZIF-8改性处理,由于Zn2+与咪唑结构中的C-N发生配位,形成了Zn-N络合物,使ZIF-8与聚合物之间的相互作用力增强,从而改善了膜的气体分离性能。改性后的MMMs具有优异的CO2/CH4和H2/CH4理想选择性,同时气体渗透率也得到提高。（2）将Ni2（dobdc）分别与玻璃态的6FDA-6Fp DA和橡胶态的Pebax聚合物混合制备MMMs。气体分离性能测试结果表明,6FDA-6Fp DA膜和Pebax膜的气体渗透性相差较大。两种膜内均出现了MOFs团聚现象,而Pebax链段活动能力较强,故Pebax/10%Ni2（dobdc）性能受团聚影响变化相对较小。这说明聚合物性质的不同导致MMMs的气体分离能力也有较大差异,而颗粒团聚等缺陷不利于膜材料分离性能的提高,因此膜的制备过程中应避免此类情况的发生。
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