文 献 综 述

1.前言

天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应低，因而能从根本上改善环境质量。然而作为地球化学天然气流中不可避免的杂质之一，酸性二氧化碳分子^[1]将是导致天然气管道的腐蚀并阻碍附加值产品的转化。为了在不牺牲环境责任的情况下提高经济效率，迫切需要创新和可行的天然气选择性二氧化碳捕集技术。膜分离技术^[2]作为一种高效、节能、环保的分离技术，在天然气净化、氢气吸收、富氧、富氮和有机蒸气回收等领域应用广泛。

膜分离技术很大程度上依赖于高性能膜材料的开发。传统聚合物膜因其成本低易制备而研究最多，但聚合物膜渗透性和分离性之间存在”Trade-off”关系，气体渗透性的增加常伴随选择性的降低^[3,4]。将气体本征透过性能高的多孔无机材料引入聚合物中制备混合基质膜是提高聚合物膜气体分离性能的有效手段之一，多孔金属有机骨架材料^[6]由于较高的灵活性、结构多样性、孔道可调性引起了科研工作者广泛的关注。MOFs中的有机配体有助于提高MOFs粒子与聚合物基质间的亲和力，是理想的混合基质膜分散相，研究结果表明，MOFs的加入使膜的气体分离性能得到了明显改善。

2. 金属-有机骨架材料

2.1金属-有机骨架简介

金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks，简称MOFs)是金属离子（或者簇、多核断链）电中性或负极通过有机配体的络合作用而自主组装的具有一维、二维或三维结构的一种新型的多孔材料。因其具有高孔性、比表面积大、合成方便、骨架规模大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点，现已在气体吸附、催化、光电材料等领域受到人们的广泛关注^[6]。尤其是可调孔径，大表面积和特定吸附亲和力的独特性质，MOFs可以开发成用于分子分离的潜在膜材料^[7]。相关研究表明，纯MOFs膜具有优异的气体分离性能^[8,9]。然而，纯MOFs膜经常难以满足工业规模层次上的应用。膜中的缺陷，如裂纹和晶间间隙可能导致气体的非选择性渗透。另一个挑战是，大面积制造用于工业规模气体分离过程的纯MOFs膜比较困难^[1]。

2.2 MOFs的合成方法

MOFs材料多采用一步法合成，通过金属盐、有机配体和溶剂的选择在中低温下合成所需要的MOFs。主要的合成方法有溶剂热法、液相扩散法、微波法、超声法、机械搅拌法等方法。

2.2.1 扩散法