隨著社會對清潔能源的需求和溫室氣體排放的控制,氣體分離膜技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。由于優(yōu)良的加工性能和較低的價格,聚合物膜占據(jù)了氣體分離膜市場的主要份額。但聚合物膜在處理高壓CO2和其它高溶解性氣體時會產(chǎn)生塑化現(xiàn)象,導(dǎo)致膜的選擇性大幅下降;在長時間運行過程中由于物理老化現(xiàn)象,膜的滲透性逐漸下降。自具微孔聚合物（PIMs）是一種適合應(yīng)用于氣體分離的材料。它的高自由體積和貫通的微孔結(jié)構(gòu)使PIMs膜的氣體滲透率是商業(yè)氣體膜材料的100倍以上。PIMs的一種,朝格爾堿（TB）雜環(huán)聚合物,因剛性扭曲的主鏈結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出更好的氣體分離性能。本論文以TB聚合物為基礎(chǔ),通過引入羧基官能團后通過熱引發(fā)脫羧交聯(lián)反應(yīng),得到了耐CO2致塑化的高性能氣體分離膜材料。通過研究脫羧交聯(lián)過程中的TB聚合物的物理/化學(xué)性能、交聯(lián)結(jié)構(gòu)的變化,對熱處理條件進(jìn)行了優(yōu)化。最終總結(jié)了先驅(qū)體結(jié)構(gòu)對脫羧交聯(lián)反應(yīng)的影響機理。本論文首先合成了 2,6（7）-二氨基三蝶烯和6（7）,10（11）-二氨基三蝶烯-2-甲酸。通過調(diào)整兩種單體的比例合成了一系列羧基TB-PIMs聚合物。羧基 TB-PIMs 的 H2 滲透性高達(dá) 5000-7000 ba... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 氣體分離膜的發(fā)展
    1.2 氣體分離膜的用途
        1.2.1 氫氣分離
        1.2.2 富氮富氧
        1.2.3 天然氣精制
        1.2.4 二氧化碳捕獲分離
        1.2.5 其他新領(lǐng)域應(yīng)用
    1.3 聚合物膜中氣體傳質(zhì)機理
        1.3.1 溶解擴散機理
        1.3.2 雙模吸附機理
    1.4 自具微孔聚合物
        1.4.1 苯并二氧六環(huán)型自具微孔聚合物
        1.4.2 聚酰亞胺型自具微孔聚合物
        1.4.3 朝格爾堿型自具微孔聚合物
    1.5 聚合物氣體分離膜需要解決的難點
        1.5.1 Trade-off現(xiàn)象
        1.5.2 溶脹塑化現(xiàn)象
        1.5.3 物理老化現(xiàn)象
    1.6 交聯(lián)改性氣體分離膜
        1.6.1 化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)
        1.6.2 紫外(UV)輻射交聯(lián)
        1.6.3 熱交聯(lián)
    1.7 本論文的研究目的和研究內(nèi)容
2 實驗所用藥品、儀器及表征方法
    2.1 實驗所用藥品及儀器
        2.1.1 實驗所用藥品
        2.1.2 實驗所用儀器
    2.2 實驗所用表征方法
        2.2.1 核磁共振波譜表征
        2.2.2 傅里葉變換紅外光譜表征
        2.2.3 溶解性測試表征
        2.2.4 熱失重分析表征
        2.2.5 熱失重分析-質(zhì)譜聯(lián)用表征
        2.2.6 密度測試表征
        2.2.7 聚合物的分子自由體積分?jǐn)?shù)計算
        2.2.8 廣角X射線衍射表征
        2.2.9 氣體滲透性能測試
        2.2.10 分子模擬計算
3 含羧基三蝶烯基朝格爾堿自具微孔聚合物的合成與表征
    3.1 本章引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 2,6(7)-二硝基三蝶烯(2,6(7)-dinitrotriptycene,DNT)的合成
        3.2.2 2,6(7)-二氨基三蝶烯(2,6(7)-diaminotriptycene,DAT)的合成
        3.2.3 2-醛基三蝶烯(2-formyltriptycene,2-FT)的合成
        3.2.4 2-三蝶烯甲酸(2-triptycene carboxylic acid, TCA)的合成
        3.2.5 6(7),10(11)-二硝基三蝶烯-2-甲酸(6(7),10(11)-dinitrotriptycene-2-carboxylic acid, DNTCA)的合成
        3.2.6 6(7),10(11)-二氨基三蝶烯-2-甲酸(6(7),10(11)-diaminotriptycene-2-carboxylic acid, DATCA)的合成
        3.2.7 聚合物PIMTB-DAT/DATCA的合成
        3.2.8 聚合物膜的制備
    3.3 表征與測試結(jié)果的討論
        3.3.1 聚合單體的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 聚合物紅外光譜表征
        3.3.3 聚合物熱性能分析
        3.3.4 聚合物溶解性測試
        3.3.5 聚合物的密度及自由體積分?jǐn)?shù)計算
        3.3.6 氣體分離性能
    3.4 本章小結(jié)
4 含羧基三蝶烯基朝格爾堿自具微孔聚合物的熱脫羧交聯(lián)
    4.1 本章引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 聚合物膜的熱處理
        4.2.2 熱處理聚合物膜的膜組器制備與氣體性能測試
    4.3 表征與測試結(jié)果的討論
        4.3.1 熱處理聚合物膜的紅外光譜表征
        4.3.2 熱處理聚合物膜的熱失重分析表征
        4.3.3 熱處理聚合物膜的溶解性變化情況
        4.3.4 熱處理聚合物的密度變化情況
        4.3.5 聚合物的交聯(lián)機理及熱失重-質(zhì)譜聯(lián)用分析
        4.3.6 聚合物的鏈堆砌情況分析
        4.3.7 交聯(lián)膜的氣體分離性能
        4.3.8 交聯(lián)膜的抗塑化性能分析
        4.3.9 熱脫羧交聯(lián)規(guī)律分析
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果
作者及導(dǎo)師簡介
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CO2氣體分離膜研究進(jìn)展[J]. 楊敬國,李敬,崔娜,成娜,國明.  煤炭與化工. 2019(11)
[2]The synthesis of polymers of intrinsic microporosity（PIMs）[J]. Neil B.McKeown.  Science China（Chemistry）. 2017(08)
[3]全球氣體膜分離技術(shù)的研究和應(yīng)用趨勢——基于近20年SCI論文和專利的分析[J]. 邱天然,況彩菱,鄭祥,沈志鵬,王晉琳,蔡木林.  化工進(jìn)展. 2016(07)
[4]揮發(fā)性有機物處理技術(shù)的特點與發(fā)展[J]. 李長英,陳明功,盛楠,劉啟飛,胡祖和,方敏,張濤.  化工進(jìn)展. 2016(03)
[5]膜法富氧技術(shù)的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J]. 孫麗杰,朱敬宏,陳李荔.  廣州化工. 2014(12)
[6]富氮空氣分離膜[J]. 張可達(dá).  現(xiàn)代化工. 1992(02)

碩士論文
[1]氣體分離性能測量裝置的搭建與聚合室溫離子液體膜的制備與研究[D]. 趙博智.北京化工大學(xué) 2016



本文編號：3198475