氧化石墨烯-聚合物雜化膜的原位聚合構(gòu)建及其氣體滲透性能研究.pdf

1、捕集CO2等酸性氣體的膜分離技術(shù)研究已經(jīng)成為關(guān)于能源和環(huán)境問題的重大課題之一。有機(jī)-無機(jī)雜化膜是一種用于CO2捕集很有發(fā)展前景的氣體分離膜。然而，捕集CO2的有機(jī)-無機(jī)雜化膜尚處于前期開發(fā)階段，還存在著膜材料種類少、無機(jī)納米顆粒分散性差以及膜結(jié)構(gòu)難以調(diào)控而導(dǎo)致膜性能有待提高的問題。本文首次將氧化石墨烯(GO)摻雜到高分子聚合物中，制備了一系列具有高氣體滲透性能的新型CO2分離膜用于氣體分離。
　　利用改進(jìn)的Hummers法，通過改

2、變氧化劑KMnO4的量制備了一系列不同氧化程度的GO，利用TEM、AFM、XRD、FT-IR、XPS、Raman和SEM等分析表征了GO結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，隨著氧化劑含量的增加，越多的含氧官能團(tuán)包括極性官能團(tuán)接枝到GO上使其氧化程度越高，表面極性越強(qiáng)，從而使其剝離成少層甚至單層(～0.8 nm)，但過量的氧化劑卻對GO的結(jié)構(gòu)造成了破壞。GO氧化程度越高，其在DMAc溶劑中的分散性越好。
　　通過原位聚合制備氧化石墨烯/聚氨酯(GO/P

3、U)雜化膜和氧化石墨烯/聚酰亞胺(GO/PI)雜化膜，利用CO2/N2混合氣(體積比10/90)考察了不同氧化程度GO及其填充量對雜化膜的形貌和CO2、N2滲透性能的影響。結(jié)果表明，GO氧化程度越高，在雜化膜中的分散性越好，但過量的GO會在雜化膜中形成團(tuán)聚。填充適量的GO能顯著提高雜化膜的CO2滲透性及CO2/N2的滲透選擇性，對于同一氧化程度的GO，隨著GO填充量的增加，雜化膜的CO2、N2滲透系數(shù)及CO2/N2滲透選擇性表現(xiàn)出先增大