功能化石墨烯-聚酰亞胺雜化膜構(gòu)建及其分離性能研究.pdf

1、為了對抗氣候和環(huán)境的挑戰(zhàn)，分離和收集CO2成為一種必要的措施。但是在分離過程中，經(jīng)常會遇到與其性質(zhì)相似的氣體，這種情況下，通常采取膜分離措施。在目前的研究中，有機(jī)-無機(jī)雜化膜成為了最有前景的氣體分離膜。但是，無機(jī)粒子在膜中分散性差，填充量少的問題導(dǎo)致了膜性能不能得到很大程度上提高。本論文采用異氰酸酯和聚乙二醇對氧化石墨烯(GO)進(jìn)行改性，再將改性后的GO摻雜到聚酰亞胺膜中，制備出一系列用于CO2氣體分離的高滲透性雜化膜。
　　利用

2、紅外光譜(FT-IR)、透射電鏡(TEM)、拉曼光譜(Raman)、熱失重(TGA)和X射線光電子能譜(XPS)分析表征了改性前后GO的結(jié)構(gòu)、形貌和熱性能。結(jié)果表明:通過異氰酸酯和聚乙二醇改性的GO在溶劑中的分散性都好于改性前的GO，且熱穩(wěn)定性都有所提高。其中兩種不同的異氰酸酯（TDI和HMDI）改性GO后，TDI-GO顯示出更好的分散性，通過投加不同量的TDI改性GO，發(fā)現(xiàn)當(dāng)投加量為70％時(shí)，改性后的GO在溶劑中的分散性最佳。而隨著聚

3、乙二醇分子量的增加，改性后的GO在溶劑中的分散性越好。
　　將改性后的GO通過原位聚合法制備功能化石墨烯/聚酰亞胺雜化膜，利用透射電鏡(TEM)、Zeta電位儀(Zeta)、接觸角測定儀(DSA)、熱失重(TGA)分析雜化膜的結(jié)構(gòu)、形貌、以及表面電荷特性和熱性能。結(jié)果顯示:異氰酸酯改性后的GO(IGO)，隨著添加量的增大，在膜中的分散性先變好后變差，在添加量為4.0 wt％時(shí)，分散性能最佳;聚乙二醇改性后的GO(PEG-GO)，當(dāng)

4、添加量同為4.0 wt％時(shí)，隨著聚乙二醇分子量的增大，PEG-GO在膜中的分散性變好。通過氣體分離性能測試得到:隨著IGO添加量的增多，CO2的滲透性和CO2/N2的選擇性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;當(dāng)PEG-GO添加量相同時(shí)，隨著PEG分子量的增大，CO2的滲透性和CO2/N2的選擇性呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。另外還采用溶液共混的方法，制備了功能化石墨烯/聚酰亞胺雜化膜，同樣對其進(jìn)行表征并測試了氣體滲透分離性能。結(jié)果顯示:IGO的添加量為2.0