ZIF-8-71杂化配体晶种诱导的ZIF-8膜的制备及其气体分离性能

张佳雯; 丁忠伟; 刘丽英

doi:10.13543/j.bhxbzr.2025.03.005

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (03) : 45 -54. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2025.03.005

ZIF-8-71杂化配体晶种诱导的ZIF-8膜的制备及其气体分离性能

张佳雯, 丁忠伟, 刘丽英

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摘要

通过4,5-二氯咪唑（DcIM）部分取代ZIF-8的配体2-甲基咪唑（HmIM）制备了ZIF-8-71杂化配体晶体，采用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）对其进行了表征。将ZIF-8-71作为晶种通过晶体二次生长法在α-Al₂O₃陶瓷管载体的内表面诱导制备了ZIF-8膜，并考察了晶种液浓度和膜生长液流速对ZIF-8膜层微观形貌和气体分离性能的影响。结果表明：当配体取代率为50%时，ZIF-8-71晶体的粒径分布均匀，可填充在大孔载体表面，修补载体的表面缺陷，形成致密的晶种层；随着ZIF-8-71晶种液浓度升高，形成的ZIF-8膜层厚度增大，当晶种液的质量分数为0.1%时，膜层均匀致密，表面平整光滑；膜生长液流速过低或过高时均难以生成连续、光滑的膜层，在0.333 mL/min的流速下生成的ZIF-8膜层呈现良好的致密性与连续性；在优化条件下以ZIF-8-71作为晶种制备的ZIF-8膜层的H₂渗透量为4.73×10^-6 mol/（Pa·s·m²）,H₂/CO₂、H₂/N₂、H₂/CH₄的理想选择系数分别为6.32、8.75、12.12，其气体分离性能优于以ZIF-8为晶种制备的ZIF-8膜层。