分子筛膜和金属有机框架膜的合成及应用

论文摘要

我们知道实际中的气体液体分离需要膜具有良好的成膜性,热稳定性,化学稳定性,耐酸、碱、微生物侵蚀和耐氧化性能。为满足实际需求气体液体分离条件,我必须制备大面积有序的无机膜,在各种无机材料中,分子筛膜是被研究最多的,近几年发展起来的无机膜材料,因其具有独特的性能,如其规则排列的孔道结构,特殊性质,孔径均一、阳离子可交换、Si/Al可以调节、耐高温、抗化学溶剂、具有不同的酸性、亲憎水性和催化性能等等,是实现分子水平上分离膜催化反应的优良多孔膜材料,所以引起人们对分子筛膜合成和研究的兴趣。分子筛膜被用于分离、吸附、扩散等方面的研究已经很多报道,但是要想满足实际中气体液体分离的需求还需要进一步研究,本论文从合成入手,以MFI分子筛膜为研究对象,分别采用了原位合成、二次生长和外延生长等不同的制备方法,并考察了不同合成条件对分子筛膜的形貌影响,研究了分子筛膜的生长机理,同时对部分分子筛膜气体液体分离性能的测试。金属有机骨架材料（MOFs）作为一种新型的无机多孔材料,因金属有机骨架材料像分子筛一样拥有规则排列的孔道结构和特殊性质及孔道大小,连通性的可控性,而且孔道可以被设计或修饰来吸附或排斥某种气体,并且可以克服分子筛孔道尺寸限制的缺点,分子筛的孔道半径在4 A?到20A?之间,金属有机框架的孔道可以超越分子筛孔道的范围,所以引起人们对金属有机骨架材料膜的合成和研究的兴趣。本论文从合成入手,以HKUST-1和MOF-5材料制备成的膜为研究对象,分别采用了双铜源生长法和官能团修饰的方法制备成致密连续的金属有机框架膜,并考察了不同合成条件对膜的形貌影响,同时对部分金属有机框架膜气体分离性能的测试。

论文目录

内容提要

第一章绪论

第1节无机材料及无机膜的研究和发展

1.1.1 无机多孔材料概述

1.1.2 无机膜概述

第2节沸石分子筛简介

1.2.1 沸石分子筛的结构

1.2.2 沸石分子筛的发展和应用

第3节沸石分子筛膜的研究进展

1.3.1 分子筛膜的种类与合成进展

1.3.2 分子筛膜的制备方法

1.3.3 分子筛膜的应用

第4节金属有机骨架材料简介及研究发展

1.4.1 金属有机骨架材料的基本概念

1.4.2 金属有机骨架材料的研究发展

第5节金属有机骨架膜的研究发展

1.5.1 金属有机框架膜的简介

1.5.2 金属有机框架膜的制备方法

第6节本课题的选题意义及结果

第7节本论文采用的表征方法和测试手段

参考文献

第二章晶种法合成SILICATE-1 分子筛膜及分离性质

第1节引言

2.1.1 多孔无机膜的气体分离机理

2.1.2 分子筛膜在分离方面的应用

2.1.3 MFI的结构和MFI膜的研究现状

第2节不锈钢金属网支撑的MFI分子筛膜的制备

2.2.1 实验部分

2.2.2 结果与讨论

第3节不锈钢金属网支撑的MFI膜的气体分离性质

2.3.1 分离性能的表征

2气体分离的研究及应用意义'>2.3.2 分子筛膜用于CO₂气体分离的研究及应用意义

2.3.3 实验部分

2.3.4 结果与讨论

第4节本章小结

参考文献

第三章熔砂漏斗支撑的MFI分子筛膜的合成及其液体分离性质

第1节引言

3.1.1 分子筛膜渗透汽化过程的理论与应用研究

第2节熔砂漏斗支撑的MFI分子筛膜的制备

3.2.1 实验部分

3.2.2 结果与讨论

第3节熔砂漏斗支撑的MFI膜的醇水分离

3.3.1 用分子筛膜进行醇水分离的研究意义

3.3.2 实验部分

3.3.3 结果与讨论

第4节本章小结

参考文献

第四章铜网支撑的金属有机框架材料膜的合成及其应用

第1节铜网支撑HKUST-1 膜的制备

4.1.1 实验部分

4.1.2 结果与讨论

第2节金属有机框架膜对氢气回收再利用的意义

第3节铜网支撑的HKUST-1 膜的气体分离性质

4.3.1 分离性能的表征

4.3.2 实验部分

4.3.3 结果与讨论

第4节铜网支撑的MOF-5 膜的制备

4.4.1 实验部分

4.4.2 结果与讨论

第5节铜网支撑的MOF-5 膜的气体分离性质

4.5.1 分离性能的表征

4.5.2 实验部分

4.5.3 结果与讨论

第6节本章小结

参考文献

第五章稀土金属有机羧酸的骨架材料的形貌研究

第1节引言

第2节稀土金属有机羧酸骨架材料的合成

5.2.1 实验部分

5.2.2 结果与讨论

第3节本章小结

参考文献

致谢

作者简历

攻读博士学位期间已发表与待发表文章

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