金屬有機骨架Cu-BTC廣泛用于氣體分離混合基質膜的制備。為了避免混合基質膜傳統(tǒng)制備方法周期較長的缺點,本實驗將Cu-BTC前體分別與乙基纖維素（EC）溶液混合后進行反應,實現(xiàn)了Cu-BTC在EC溶液中的快速合成。并利用這一特性制備了Cu-BTC/EC膜。利用掃描電子顯微鏡、X射線晶體衍射、紅外吸收光譜對產品表征,確定了Cu-BTC在膜中的分布情況。實驗發(fā)現(xiàn)EC濃度的提高對Cu-BTC前體的反應有明顯的促進作用。通過Cu-BTC/EC膜的熱性能和力學性能測試,發(fā)現(xiàn)Cu-BTC和EC的界面強度隨Cu-BTC含量的提高先增加后降低。在Cu-BTC質量分數(shù)為26%時,膜的CO₂滲透系數(shù)為112.3barrer,相對于純EC膜（66.3barrer）提高了69%,且CO₂/CH4和CO₂/N2選擇性幾乎沒有下降。最后考察了測試壓力對氣體滲透系數(shù)的影響,結果表明Cu-BTC/EC膜相對于純EC膜具有更好的耐CO₂溶脹能力。 

【文章來源】：化工進展. 2016年12期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

EC和Cu-BTC的化學結構示意圖

%）以及硝酸銅/EC質量比（0.3～1.0）對Cu-BTC產率的影響，并且與不含EC（0）的空白實驗對比，其結果匯總于圖4。由圖4可知，在不存在EC時，Cu-BTC產率在32%～49%范圍內。反應體系中EC的加入明顯地提高了Cu-BTC前體的轉化率，以硝酸銅/EC質量比0.7為例，隨EC質量分數(shù)從0提高到12%，Cu-BTC產率從37%升高到65%。此外，在低硝酸銅/EC質量比下，Cu-BTC產率的提高幅度更明顯。EC對于Cu-BTC的合成具有促進作用，是因為Cu-BTC前體在高分子溶液中的擴散速率被降低了，從而導致更低的反應速率。而對于金屬有機骨架的合成，低圖2Cu-BTC/EC膜的表面SEM

第12期李皓等：Cu-BTC/乙基纖維素混合基質膜的快速制備及氣體分離性能·3973·圖3膜及顆粒的XRD圖a—EC；b—CE_0.7；c—CE_0.7經DMF溶解后離心收集到的顆粒；d—Cu-BTC模擬XRD圖譜反應速率通常會導致更高的轉化率以及更規(guī)整的晶型。此外，EC豐富的羥基和醚鍵與Cu2+的強相互作用也使得Cu-BTC晶體的成核中心更分散，反應效率更高。實驗表明，EC質量分數(shù)為12%時，硝酸銅的轉化率最高，然而此時溶液的黏度非常高，不適于下一步的制膜過程。因此，本研究選擇10%的EC濃度進行Cu-BTC/EC膜的制備。在該濃度下，通過調節(jié)Cu-BTC前體與EC的質量比，得到不同Cu-BTC質量分數(shù)（表2）的Cu-BTC/EC膜。圖5展示了EC膜以及Cu-BTC/EC膜（CE_0.7）圖4EC質量分數(shù)（0、8%、10%、12%）和硝酸銅/EC質量比（0.3、0.5、0.7、1.0）對Cu-BTC產率的影響表2Cu-BTC膜的Cu-BTC質量分數(shù)和玻璃化溫度Tg膜Cu-BTC質量分數(shù)/%Tg/℃EC0128CE_0.314133CE_0.521135CE_0.726131CE_1.032130圖5EC和CE_0.7膜、Cu-BTC、Cu(NO3)23H2O及H3BTC顆粒的FTIR圖譜的FTIR圖譜，Cu-BTC顆粒以及兩種前體硝酸銅和H3BTC的紅外圖譜也放入其中對比。從Cu-BTC/EC膜的紅外圖譜中可以看出明顯的Cu-BTC的特征峰（1455cm–1和1383cm–1，COO–對稱伸縮振動；759cm–1和731cm–1，苯環(huán)面外彎曲振動）。根據(jù)CE_0.7的Cu-BTC產率（60%）得知膜中殘留的硝酸銅和H3BTC質量分數(shù)分別為8%和4%，其吸收峰強度較低。此外，部分前體殘留在Cu-BTC孔里而非暴露在膜表面，因此，在膜的FTIR圖譜中只能觀察到明顯的Cu-BTC特征峰。2.3MMM的力學性能和熱性能混合基質膜中無機顆粒與聚合物基體的界面強度（或界面相容性）對膜的氣體分離性能有重

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2915504