金屬有機(jī)骨架(MOFs)具有比表面積大、穩(wěn)定性好、孔道結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、易于調(diào)控等優(yōu)點(diǎn),在催化、分離、生物醫(yī)藥、傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用潛能,已成為有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。但MOFs通常為疏松的粉末或晶體顆粒,限制了其工程化操作和加工成型。本論文選擇加工性能優(yōu)異的高分子材料與穩(wěn)定性較好的金屬有機(jī)骨架(ZIF-8、HKUST-1和UiO-66)結(jié)合制備復(fù)合膜材料,在保留MOFs孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的同時(shí)具有良好的物理、熱和機(jī)械穩(wěn)定性,通過(guò)研究不同MOFs與高分子材料間的界面相容性,為MOFs/高分子復(fù)合材料制備和應(yīng)用提供理論依據(jù)。考察了工藝方法、溶劑種類、MOFs負(fù)載量等條件對(duì)金屬有機(jī)骨架/聚醚砜(PES)復(fù)合膜材料結(jié)構(gòu)和性能的影響,獲得制備復(fù)合膜材料的優(yōu)化工藝。成功制備出3種質(zhì)量較好的MOFs/PES復(fù)合膜材料,通過(guò)比較復(fù)合膜材料的形貌和孔隙率,發(fā)現(xiàn)基于DMF為溶劑的溶劑交換法,可制得ZIF-8負(fù)載量高于60 wt.%的致密、連續(xù)的復(fù)合膜層,且該復(fù)合材料擁有較好的氣體吸附性能。采用分子動(dòng)力學(xué)模擬(MD)計(jì)算研究了 3種MOFs/PES的界面結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)ZIF-8/PES復(fù)合膜材料具有較好...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1MOFs/高分子復(fù)合膜材料的合成方法示意圖

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文14蒸發(fā)法：有蓋培養(yǎng)皿置于90°C的烘箱中過(guò)夜，使溶劑充分蒸發(fā)，然后剝離得到復(fù)合膜材料。整個(gè)合成流程如圖2.1所示。過(guò)程中所用MOFs的質(zhì)量可通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：負(fù)載量(wt.%)=+×100式（2.1）圖2.1MOFs/高分子復(fù)合膜材料的合成....

圖2.2采用溶劑交換法和溶劑蒸發(fā)法制備的(a)純PES；(b)ZIF-8/PES；(c)HKUST-1/PES；(d)UiO-66/PES復(fù)合膜材料的光學(xué)照片

2金屬有機(jī)骨架/聚醚砜復(fù)合膜材料制備工藝優(yōu)化15描速度5°/min，步長(zhǎng)0.02；采用日本理學(xué)S4800型掃描電子顯微鏡來(lái)觀察MOFs/PES復(fù)合膜材料的表面與截面形貌。氮?dú)馕皆囼?yàn)使用美國(guó)麥克ASAP2020型自動(dòng)體積吸附裝置，測(cè)試是在液氮溫度為77K下獲取材料比表面積數(shù)據(jù)信息....

圖2.3MOFs、PES和MOFs/PES復(fù)合膜材料的XRD圖譜：(a)ZIF-8；(b)HKUST-1；(c)UiO-66

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文162.3.2溶劑交換法制備MOFs/PES復(fù)合膜材料以DMF作溶劑，采用溶劑交換法制備了3種MOFs/PES復(fù)合膜材料，并對(duì)它們進(jìn)行了XRD分析（圖2.3）。為了便于進(jìn)行比較，將純MOFs和純PES的XRD圖譜也繪制在圖2.3中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)....

圖2.4微米MOFs粉末和MOFs/PES復(fù)合膜材料表面和截面的SEM圖：(a)ZIF-8；(b)HKUST-1；(c)UiO-66；(d)和(g)代表ZIF-8/PES；(e)和(h)代表HKUST-1/PES；(f)和(i)代表UiO-66/PES

2金屬有機(jī)骨架/聚醚砜復(fù)合膜材料制備工藝優(yōu)化17團(tuán)的密度分別為0.04-3、0.02-3、0.03-3。因此，ZIF-8表面的游離基團(tuán)最多，且與PES的氫鍵相互作用為中等強(qiáng)度。UiO-66與PES（O-HO）界面處的氫鍵雖然最強(qiáng)，但其表面OH基團(tuán)的密度中等。從圖2.4(d)(f)....

本文編號(hào)：3933948