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摘 要

ZIF-8中纤维膜是典型的沸石咪唑酯骨架材料，具有优良的气体渗透和分离性能、热稳定和化学稳定性能和催化性能。优质ZIF-8薄膜通过二次生长法在水溶液中生长合成在聚酰胺亚胺载体上。通过考察各合成条件发现，影响ZIF-8纤维膜致密性能的因素基本上有以下几点：晶种液浓度、二次合成液的浓度和干燥过程等。并对在各合成条件下制备的纤维膜做SEM表征，实验结果表明：晶种液量为3.0 ml（0.057 wt%的纳米ZIF-8的甲醇溶液），用注射器抽吸5 min（4ml/min）后，将负载有晶种的纤维管在室温干燥一整夜。二次合成液组成为：取0.108gZn(NO₃)₂•6H₂O溶解于5.5 ml的去离子水中，3.24 g的二甲基咪唑溶解于55 ml的去离子水中，经过40℃烘箱中干燥6 h，得到的膜合成液所制备的ZIF-8中空纤维膜致密性良好，不容易脱落，生长的比较完整。

关键词：二次生长 渗透和分离 聚酰胺亚胺 沸石咪唑酯

Abstract

ZIF-8 fiber membrane is a typical zeolite imidazolate framework material with excellent gas permeation and separation performance, thermal stability and chemical stability and catalytic properties. Quality ZIF-8 film through the secondary growth method synthesized in an aqueous solution on the polyamide imide carrier. By examining the various synthesis conditions found factors ZIF-8 compact performance fiber membranes are basically the following: seed concentration, the concentration of the secondary synthesis solution and drying processes. And fiber membrane prepared under various synthesis conditions do SEM. The results showed that: seed fluid volume of 3.0 ml (0.057 wt% methanol solution of the nano-ZIF-8), with a syringe pump 5 min (4ml / min), the seed crystal will be loaded with fiber drying tube overnight at room temperature. Secondary synthesis solution consisting of: taking 0.108gZn(NO₃)₂•6H₂O was dissolved in 5.5ml of deionized water, 3.24g of imidazole were dissolved in dimethyl 55ml of deionized water, dried in an oven after 40 ^oC 6h, obtained synthetic liquid membrane prepared ZIF-8 compact hollow fiber membrane is good, not easy to fall off, grow relatively complete.

Key Words: Secondary growth；Permeation and separation；Polyamide-imide；

Zeolitic imidazolate frameworks

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1研究背景 1

1.2二次生长法 2

1.2.1 二次生长法的介绍 2

1.2.2 二次生长法的涂种技术 4

1.3 ZIF-8中空纤维膜的进展 5

1.3.1 ZIF-8中空纤维膜的介绍 5

1.3.2 ZIF-8膜的性质 7

1.3.3 ZIF-8中空纤维膜的应用 9

1.4本课题思路 11

第二章 实验部分 12

2.1实验试剂及设备 12

2.1.1实验试剂 12

2.1.2实验设备 12

2.2实验方法及装置 12

2.2.1实验装置 12

2.2.2实验步骤 13

2.2.3表征与分析 14

第三章 结果与讨论 15

3.1 不同晶种液浓度对于涂晶种的影响 15

3.2过夜干燥对生成ZIF-8膜的影响 16

3.3 二次合成液的浓度对ZIF-8膜的影响 16

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致谢 23

第一章 引言

1.1研究背景

金属有机骨架（MOFs）已经广泛的出现并应用于制造多孔性固体膜。然而，它仍然是具有挑战性的，以制备均匀分散的致密的MOF杂化膜。在此，我们提出了一个简单而强大的策略，即协调推动原位自组装，用MOF材料制备固体膜。将基础金属离子和配位体以及有机聚合物官能团之间的作用相互协调好，这种想法被证实是可行的，用于生产稳定的MOF膜，具有大大改善MOF的粒子分散和兼容性，从而具有很好的分离能力。大量实验证明，高质量的ZIF-8膜在纳滤和水染料的分离方面具有出优异的性能。

污水处理一直是被受人们关注的焦点^[1]。中国作为世界上最大的纺织品制造国，正在从严重的印染纺织工厂的水患污染^[2]、印染废水，其中包括传统的处置过程凝固，吸收，化学降解，通常是通过加入新的化学物质的染料溶液的处理方式，从而导致二次污染^[3]。这些方法相比，膜分离更清洁，更方便，更节能的用于废水处理，特别是对染料的去除^[4]。

很多有机聚合物膜和无机沸石膜已经应用于各种膜分离^[5]。但是，有机聚合物膜和无机沸石膜中，前者的稳定性和后者的脆性在某些情况下限制它们的应用 ^[6]。有机/无机杂化膜，结合两者的特点，即聚合物和无机材料通常可以克服这些不足之处；因此可广泛的应用，非常有前景^[7]。但是，有机聚合物的相容性与无机粒子存在一个重大的挑战，即如何联系两者制造这些膜^[8]。相容性差常导致稳定性差和所得的膜存在分离性能方面的缺陷^[7-9]。同时，无机粒子的大小和分散的控制和聚合物相结合也是制造良好的膜的另一大挑战^[9]。

几种类型的无机材料中杂化膜已经应用于实践^[10]。特别地，多孔无机固体是非常备受科研人员所喜爱的，因为它们的多孔结构和高比表面积可以增加表面粗糙度，整体的孔隙率，以及膜的最终分离能力^[11]。然而，至今大多数使用多孔固体都是纯粹的无机材料，并且其与有机聚合物的相容性通常较差。与其相比金属有机骨架（MOFs）涌现出了优异的新型的多孔的固体材料^[12]。两个金属离子和在MOFs材料的有机配体的存在下导致其颗粒与有机的材料更好的相容而得到聚合物膜。此外，孔尺寸形状，表面性质，和MOFs材料的粒度可以容易地调整以适合用膜制造的要求以及应用^[13]。

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