锆基金属有机笼混合基质膜的制备及其气体分离性能

摘要

为了分离CO₂/CH₄,笔者合成了2种新型金属有机笼（metal-organic cages,MOCs）(MOC-1-2 0H和MOC-1-OH),在二甲亚砜（DMSO）中与聚酰亚胺（6FDA-DAM polyimide,6FDA-DAM）共混形成透明的铸膜液,然后被加工成混合基质膜。通过X射线衍射仪（X-ray powder diffractometer,XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、拉曼、纳米压痕以及差示扫描量热仪（principle of DSC,DSC）等表征手段对制备的膜进行表征,结果表明所制备的膜致密且均一,同时具有良好的热稳定性和机械性能。在气体分离性能测试的结果中,MOC-1-20H的负载量为2.17%（填料与整个膜的质量比）时膜的分离性能最佳,其CO₂渗透率为966.38×10～4 m²/s,分离选择性为21;同样MOC-1-OH的负载量为2.17%时所制备的膜分离性能最好,CO₂渗透率为784.25×10～4 m²/s,分离选择性为20.15。对比可知,w（MOC-1-20H）=2.17%时膜的分离性能优于w（MOC-1-OH）=2.17%时所制备的分离膜,且高于2008年CO₂/CH₄ （表示分隔号前后物质的混合）的Robeson上限。

关键词

混合基质膜 / 金属有机笼（MOCs） / 聚酰亚胺（6FDA-DAM） / 气体分离 / CO₂/CH₄ / 渗透率 / 分离选择性