摘 要

沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks，ZIFs)作为金属有机框架(Metal Organic Frameworks，MOFs)的一个重要分支^[1]，其具有的高稳定性、孔径可调控性及选择吸附性使得它深受膜材料研究的喜爱^[2]。根据现在对ZIF-8的探索，我们可以知道ZIF-8膜的载体如何工业化是一个大问题^[3]。片状氧化铝载体需要借助载体改性等手段才能制备膜，同时制备的ZIF-8膜缺陷较为明显，这在工业上很难大规模的实现其应用^[4]。因此，我们特地对中空纤维作为载体进行研究，在制备的ZIF-8性能等同的情况下，中空纤维更有工业化的可能^[5]。同时，ZIF-8膜的疏水性一直被诟病^[6]，遇水容易水解，因此寻找一个合适的疏水保护作用且不影响ZIF-8膜性能的材料能帮助ZIF-8更大地实现其作用，我们这里研究的是PDMS^[7][8]，一种不影响膜性能同时能提供疏水保护层，加强抗压强度的聚合物材料^[9]。

关键词：氧化铝载体 ；陶瓷中空纤维 ；ZIF-8膜 ；PDMS

Preparation of ZIF-8 Membranes on Different Carrier Surfaces

Abstract

Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIFs), as an important branch of the Metal Organic Frameworks (MOFs), have high stability, pore size control and selectivity for adsorption,what makes it deeply loved by film materials studying.According to the current study of ZIF-8, we can know how the ZIF-8 membrane carrier industry is a big problem. Flake alumina carrier need to use the carrier modification and other means to prepare the membrane, which in the industry is difficult to achieve its large-scale application. Therefore, we study the hollow fiber as a carrier, in the preparation of the ZIF-8 performance is equivalent to the case, the hollow fiber is more industrial possible. At the same time, ZIF-8 membrane hydrophobicity has been criticized, easy to water hydrolyze, so looking for a suitable hydrophobic protection and does not affect the performance of ZIF-8 film material can help ZIF-8 to achieve its role. Our choice here is PDMS, a polymer material that does not affect film properties while providing a hydrophobic protective layer and enhances compressive strength.

Key words: alumina carrier ；ceramic hollow fiber ；ZIF-8 film ；PDMS

目录

摘要 I

关键词 I

Abstract II

Key words II

第一章 文献综述 1

1.1 课题研究背景 1

1.1.1 背景介绍 1

1.1.2 丙烷/丙烯分离现状 1

1.2 金属有机骨架结构材料MOFs 1

1.2.1 MOFs简介 2

1.2.2 MOFs特点 2

1.3 沸石咪唑酯骨架材料ZIFs 2

1.3.1 ZIFs简介 2

1.3.2 ZIF-8简介 2

1.4 ZIF-8膜载体 3

1.4.1 氧化铝载体简介 3

1.4.2 中空纤维简介 3

1.5 ZIF-8膜的合成 3

1.5.1 直接合成法 4

1.5.2 二次生长法 4

1.6 ZIF-8/PDMS膜 4

1.6.1 PDMS简介 4

1.6.2 ZIF-8/PDMS 4

1.7 本课题的研究内容 4

第二章 实验部分 6

2.1 试剂与仪器 6

2.1.1 本实验所用的主要试剂和主要原材料 6

2.1.2 实验中使用的主要器材 6

2.2 实验装置 7

2.3 实验步骤 8

2.3.1 氧化铝载体的制备与处理 8

2.3.2 原料溶液的制备 8

2.3.3 纯ZIF-8膜的制备 9

2.3.4 ZIF-8/PDMS 膜的制备 9

2.3.5 ZIF-8中空纤维膜的制备 9

2.3.6 疏水实验 10

2.4 ZIF-8膜的丙烷/丙烯选择性能及通量测试 10

2.5 ZIF-8纯膜的表征 11

2.5.1 X射线衍射 11

2.5.2 样品的环境电镜扫描 ( SEM ) 11

第三章 实验结果与讨论 12

3.1 纯ZIF-8膜的性能 12

3.1.1 丙烷/丙烯分离性能 12

3.1.2 疏水实验数据 13

3.1.3 X射线衍射 14

3.1.4 环境电镜扫描 15

3.2 ZIF-8/PDMS的性能 16

3.2.1 丙烷/丙烯分离性能 16

3.2.2 疏水实验数据 17

3.2.3 X射线衍射 17

3.2.4 环境电镜扫描 18

3.3 中空纤维 18

3.3.1 丙烷/丙烯分离性能 19

3.3.2 环境电镜扫描 19

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 文献综述

1.1 课题研究背景

1.1.1 背景介绍

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