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（该写法形式表示分隔号前后物质的混合）,合成了2种金属有机笼（metal-organic cages, MOCs）(MOC-1-2OH和MOC-1-OH),在二甲亚砜（dimethylsulfoxide, DMSO）中与聚酰亚胺（6FDA-DAM）共混形成透明的铸膜液，然后将其加工成混合基质膜。通过X射线衍射仪（X-ray powder diffractometer, XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、拉曼光谱、纳米压痕以及差示扫描量热仪（differential scanning calorimeter, 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-1-2OH的负载量(填料与整个膜的质量比，w（MOC-1-2OH）)为2.17%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%(w（MOC-1-OH）=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-1-2OH）=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