改性Cu3(BTC)2填充PDMS-PEI復(fù)合膜的氣體分離研究.pdf

1、金屬-有機骨架(MOFs)在近20年來發(fā)展迅速，由于其具有大比表面積與孔隙，使它在氣體吸附和分離面有著巨大的潛在應(yīng)用價值。Cu3(BTC)2是一種典型的MOF材料，對CO2有著較高的吸附親和力，常制備成膜后進行CO2的吸附與分離。本文合成了不同粒徑Cu3(BTC)2晶體，并對材料進行改性，引入不同的改性基團，隨后將改性后填充到PDMS/PEI復(fù)合膜中制成雜化膜，與未改性Cu3(BTC)2晶體制備的雜化膜進行氣體分離性對比，主要工作如下:

2、
　　1.通過水熱法合成了粒徑為5μm的Cu3(BTC)2晶體，并使用六甲基二硅氧烷對其進行后合成改性，并通過實驗尋求改性的最佳反應(yīng)時間與最佳改性劑濃度。隨著改性反應(yīng)時間的延長，改性Cu3(BTC)2晶體接觸角度逐漸變大，當(dāng)改性時間在16h以內(nèi)時，通過SEM與XRD可知晶體形貌完整，而當(dāng)改性時間超過16h之后，晶體破碎，不能再使用;隨著改性劑濃度的增大，晶體接觸角度在改性劑濃度為4％的條件下出現(xiàn)極值。將不同時間與不同改性劑濃度改性

3、的Cu3(BTC)2晶體填充至PDMS/PEI復(fù)合膜進行分離性測試，改性時間為16h與改性劑濃度為4％條件下分離效果最佳，分離因子較未改性雜化膜提高了5.5％;
　　2.分別使用乙烯基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷對Cu3(BTC)2晶體進行改性，利用不同基團的硅氧烷，考察改性基團對Cu3(BTC)2晶體改性的影響。隨后將不同硅氧烷兩兩混合，考察多組分改性劑對Cu3(BTC)2晶體改性的影響。結(jié)果表明

4、，最佳的單組份改性劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷，其雜化膜較未改性晶體雜化膜的分離因子提高了21％。最佳的復(fù)合改性劑為六甲基二硅氧烷與γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合的改性劑，其雜化膜較未改性晶體雜化膜的分離因子提高了20％;
　　3.使用配位調(diào)控法合成小粒徑的Cu3(BTC)2晶體，并分別使用最佳單組份改性劑和復(fù)合對其進行改性后填充至PDMS/PEI復(fù)合膜，結(jié)果表明，500nm的改性雜化膜相較于500nm未改性雜化膜分離因子分別提高35％