【摘 要】
：
金属有机骨架材料（MOFs）是一种无机-有机杂化材料,具有较大的比表面积、较高的孔隙率和多金属位点等优势,在吸附、催化、气体储存和分离等方面具有广泛的应用。其中,ZIF-8具有规则的孔道结构、良好的水热和化学稳定性等优点,受到广泛关注。将ZIF-8作为制膜材料,具有MOF和膜的双重优势。目前,MOFs膜的制备方法主要包括原位合成法、二次晶种法、表面偶联剂法和同源金属诱导法等。特别是同源金属诱导法具
论文部分内容阅读
金属有机骨架材料（MOFs）是一种无机-有机杂化材料,具有较大的比表面积、较高的孔隙率和多金属位点等优势,在吸附、催化、气体储存和分离等方面具有广泛的应用。其中,ZIF-8具有规则的孔道结构、良好的水热和化学稳定性等优点,受到广泛关注。将ZIF-8作为制膜材料,具有MOF和膜的双重优势。目前,MOFs膜的制备方法主要包括原位合成法、二次晶种法、表面偶联剂法和同源金属诱导法等。特别是同源金属诱导法具有较高的异相成核密度,受到人们的广泛关注。一般采用电化学沉积、溶胶凝胶等方法引入同源金属层,存在支撑体与同源金属层结合力不足的问题,从而影响MOFs膜的稳定性。中空纤维具有比表面积大、装填密度高和成本低等优点,是膜材料的优良支撑体。针对以上问题,本论文以中空纤维作为支撑体直接诱导合成了ZIF-8膜。分别在ZnO中空纤维、ZnO-玻璃粉中空纤维（ZnO-玻璃粉多孔陶瓷片）和ZnO-PESf有机中空纤维上进行了ZIF-8膜的制备。考察了不同条件对ZIF-8膜制备和气体渗透性能的影响。主要内容及结果如下:1.利用相转化/烧结技术制备了高度非对称的ZnO中空纤维,以支撑体直接诱导制备了ZIF-8膜。考察了烧结温度对中空纤维形貌和结构的影响。当烧结温度为1250℃时,ZnO中空纤维的孔隙率、平均孔径和N2渗透速率分别为62.6%、4.98μm和4.26×10-4 mol·m-2·s-1·Pa-1。考察了活化液浓度、活化温度、活化时间、晶化温度和晶化时间对ZIF-8膜形貌、气体渗透性能、稳定性和制备重复性的影响。活化液浓度0.5 mol·L-1、活化温度100℃、晶化温度80℃时,可以制备出厚度8.2μm的ZIF-8膜。气体渗透结果表明,H2渗透通量为1.2×10-6 mol·m-2·s-1·Pa-1,H2/N2、H2/CO2和H2/CH4的理想分离系数分别为4.29、7.02和3.73。对ZIF-8/ZnO中空纤维复合膜进行超声和高温处理后,ZIF-8膜的形貌和渗透性能没有发生明显改变,同一条件下不同批次制备的ZIF-8膜具有相当的气体渗透通量,表明该方法制备的ZIF-8膜具有优异的稳定性和制备重复性。2.利用相转化/烧结技术制备了掺杂不同质量分数玻璃粉的ZnO-玻璃粉中空纤维,在ZnO-玻璃粉中空纤维上制备了ZIF-8膜。考察了不同玻璃粉掺杂量对中空纤维结构的影响。当玻璃粉掺杂量为15%时,ZnO-玻璃粉中空纤维的孔隙率、平均孔径和N2渗透速率分别为54.79%、1.58μm和2.24×10-5 mol·m-2·s-1·Pa-1。考察了不同玻璃粉掺杂量、活化温度、活化时间、晶化温度和晶化时间对ZIF-8膜形貌、气体渗透性能、稳定性和制备重复性的影响。玻璃粉掺杂量15%,活化温度80℃、晶化温度80℃时,可以制备厚度6.9μm的ZIF-8膜。气体渗透结果表明,H2渗透通量为9.67×10-7 mol·m-2·s-1·Pa-1,H2/N2和H2/CO2的理想分离系数分别为4.71和6.16。对ZIF-8/ZnO-玻璃粉中空纤维复合膜进行超声和高温处理后,ZIF-8膜的形貌和渗透性能没有发生明显变化,同一条件下不同批次制备的ZIF-8膜具有相当的气体渗透通量,表明制备的ZIF-8/ZnO-玻璃粉中空纤维复合膜具有优异的稳定性和制备重复性。3.利用相转化纺丝技术制备了掺杂氧化锌粉的PESf有机中空纤维,直接诱导制备了连续可弯曲的ZIF-8复合膜。考察了不同氧化锌掺杂量对有机中空纤维结构的影响,不同合成条件对ZIF-8膜形貌及渗透性能的影响。ZnO掺杂量10%,活化温度60℃、晶化温度60℃时,可以制备厚度6.2μm的ZIF-8膜。气体渗透结果表明,ZIF-8膜的H2渗透通量为1.06×10-7 mol·m-2·s-1·Pa-1,H2/N2、H2/CO2和H2/CH4的理想分离系数分别为4.57、5.46和2.95,具有一定的分子筛分性能。对ZIF-8/ZnO-PESf复合膜在0-360°弯曲处理后,ZIF-8膜的形貌和渗透性能没有明显变化,同一条件下不同批次制备的ZIF-8膜具有相当的气体渗透通量,表明制备的ZIF-8/ZnO-PESf复合膜具有优异的稳定性、柔韧性和制备重复性。
其他文献
近年来,新能源和可再生能源在国家政策号召下迅速发展,风力发电作为其中之一,拥有较为突出的优点,具有广阔的发展前景。直流配电系统作为消纳新能源发电的一种有效形式,有利于风力发电汇集送出。但直流配电系统的低惯性和弱阻尼特性影响系统稳定运行,尤其风电汇集接入柔性直流配电系统后,将会给系统的稳定性带来新的挑战。本文对直驱风电系统接入柔性直流配电系统的稳定性进行了研究,对全系统建立了小扰动稳定模型,分析了系
果实成熟是一个复杂的过程,通过多种因子的互作调控引起果实内部一系列的生理和生化变化。其中,长链非编码RNA（long noncoding RNA,lncRNA）是近年来新挖掘的调控因子,能够在果实成熟、物质代谢等过程中发挥作用。果蔬作物中的lncRNA数量种类繁多,每一种都可能有不同的生物学功能和作用机制。我们在前期研究中利用组学技术筛选到了在番茄果实成熟中表达显著上调的lncRNA（LOC101
目前我国西北部地区蕴含着丰富的一次能源,但是用电负荷主要集中在东部沿海及中部地区。为了解决能源与用电负荷在空间上分布不均衡的问题,我国陆续建成了多项特、超直流输电工程来实现长距离和大容量的输电。随着越来越多的特、超高压直流输电工程的投入运行,其对我国交流电力系统产生的负面影响日益严重。当高压直流输电工程在调试、检修或故障时,该系统由双极方式运行转换为单极大地回线方式运行,高达数千安培的直流电流通过
近年来,随着网络技术的飞速发展,有越来越多的Web服务供用户选择,然而,单一Web服务实现的功能有限,人们对Web服务的要求不断提高,许多人需要更加复杂、功能更多的Web服务。Web服务组合结合了网络上不同功能的服务,可以满足用户的需求。在海量服务中搜索合适的服务并得到满足特定输入与输出的组合是一个NP难问题,所以,如何选择一种方法得到合适的Web服务组合是当前急需解决的问题。为了完成Web服务的
动态光散射已经成为稀溶液内超细颗粒表征的标准手段,是普遍应用的纳米颗粒粒度测量方法,但对于高浓度纳米颗粒粒度的测量,由于多次散射效应的影响,传统的动态光散射法不能准确测量。本文在传统动态光散射测量原理的基础上,研究了高浓度下的纳米颗粒粒度测量方法,提出了基于背散射的高浓度纳米颗粒粒度测量方法,实现了高浓度纳米颗粒粒度的自适应测量。本论文的主要研究内容包括:（1）对目前解决高浓度纳米颗粒粒度测量问题
近年来,我国开展化肥农药使用量零增长行动,化肥农药使用量显著减少,利用率明显提升。在此背景下,绿色防控技术和新型植保药械得到发展,而臭氧植保技术作为一种无污染、无药害、无残留的绿色防控技术,已在设施农业病虫害防控领域得到应用,背负式臭氧水喷雾器、固定式臭氧水制备设备等相关植保药械也得到研究与使用。其中,背负式臭氧水喷雾器受到重量的限制,不能配备高效率的臭氧发生器,导致臭氧水浓度低,影响病虫害防控效
现如今,无人机在国家安全和经济发展中发挥着至关重要的作用,其发动机又占据着重要地位,活塞式发动机因为功重比高、结构紧凑等优点能够满足无人机的需求。为了响应燃料一体化的号召,将活塞发动机的燃料换为RP-3煤油成为了热门研究方向。本文为了探究航空煤油活塞式发动机的性能,以一台四冲程航空煤油活塞式发动机为研究对象,建立了试验台架,试验研究了发动机的负荷特性和速度特性,利用GT-POWER软件建立了发动机
随着能源危机和环境污染等问题的加剧以及能源需求的增加,绿色发展理念深入人心,可再生能源整合进电网成为一种不可避免的趋势。目前,将风能和太阳能以微电网（Microgrid,MG）的形式整合进电网受到了广泛关注。MG不仅能够为当地用户提供不间断供电,而且可以为电力系统带来多重技术上益处,如降低网络损耗、提高电压质量,从而提高电力系统的经济性和安全性。然而,与传统的发电模式不同,MG中分布式电源（Dis
近年来,我国生态环境保护重点关注的问题仍然是水土流失,水土流失面积仍占我国国土面积的四分之一以上,分布面积广,综合治理较为困难。北京作为我国的首都,其水土流失状况更加不容忽视。北京市主要的水土流失类型为水力侵蚀。论文依据北京土壤流失方程BJSLE（Beijing soil loss equation）,结合RS（Remote sensing）、GIS（Geography information s
自工业革命以来,化石燃料的大量使用造成大气中CO2含量逐年增加,并引发一系列环境问题。近年来,CO2的减排和利用已成为全世界关注的热点和难点问题。电催化二氧化碳还原反应（CO2RR）可利用间歇性清洁能源（例如太阳能、风能以及潮汐能等）为驱动力,在常温常压条件下实现CO2的定向转化。该反应具有反应条件温和、装置简单和选择性可控等优势,在环境和能源领域正得到越来越多的关注。高效电催化剂的开发是CO2R