分子筛炭膜的制备、微结构及气体分离性能

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1、大连理工大学博士学位论文分子筛炭膜的制备、微结构及气体分离性能姓名：张兵申请学位级别：博士专业：化学工艺指导教师：邱介山;王同华20060801分子筛炭膜的制备、微结构及气体分离性能定交联结构，减缓了碳微晶在热解过程中的生长和石墨化进程，有利于提高MSCM的微孔体积，并降低微孔直径。随着热解温度的升高，MSCM的石墨化程度逐渐提高，同时生成大量丰富的微孔结构。(3)在MSCM的微结构中存在着两种孔结构形式，一种是由碳微晶中碳层删隙所形成的极微孔：另一种是在碳微晶IBJ的1．日J隙及缺陷构成的超微孔。MSCM的气体分离选择性与极微孔有关，而气体渗透性则取决于超微孔。(4)以PPESK为前驱

2、体，在460oC预氧化，800oC热解得到的PPESK基MSCM对H2，C02，02和N2的渗透性分别达47．90Barter(1Barrer=lxlff”cm3(saP)cm／cln2scmHg=7．5x10。cln。(saP)cm／cm2skPa)，30．90Barrer，4．43Barrer和0．18Barrer；H2／N2，COz／N2和02／N2选择性分别达266．1，171．7和24．6。以HQDPA-ODA型PI为前驱体，在460oC预氧化，700oC热解得到的MSCM对H2，C02，02和N2的渗透性分别达1077．23Barter，741．53Barrer，108．92

3、Barrer和7．66Barrer；H2爪2，COz／N2和Oz／N2选择性分别达140．7，96．9和14．2。(5)随着前驱体中磺酸基团取代度(磺化度)从59％升高到75％，在650oC下热解得到的MSCM对02渗透性从29．81Barter提高到52．07Barter，同时对Oz／N2的选择性从11．9降低到7．5。通过掺杂沸石分子筛(ZSM-5)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，使得MSCM对02渗透性从10．80Barrer分别提高到了199．70Barter和124．89Barrer，同时02242选择性从15．9分别降到了10．3和4．2。关键词：分子筛炭膜；炭化；聚酰亚胺：聚醚

4、砜酮；气体分离人迮理I：人学f尊{一学侮论文Preparation，MicrostructureandGasSeparationPerformanceofMolecularSievingCarbonMembranesAbstractMolecularsievingcarbonmembranes(MSCMs)，anewtypeofmembranematerialsfeaturingwithmolecularsievingproperty，aremainlypreparedbypyrolysisofpolymersasprecursors．Comparedwithpolymericmembr

5、anes，MSCMspossessnumerousadvantages，suchashighgasseperationfactor，goodthermalresistanceandchemicalinertness，etc．MSCMscanbeusedinvariousfieldsforgasseparation，includingoxgenenrichment，nitrogenenrichment，hydrogenrecovery，acidgasremovalfromnaturalgasandvaporremovalfromair．However．MSCMsarestillcommer

6、ciallyunavailablebecauseoftheirhigh‘cost，lowproductionandpoorreproducibility．Therefore，itisnecessarytofindordesignprecursorswithbestperpffmancevspricecompromise，togetherwithintensiveinvestigationsofthepyrolyticmechanismsofprecursorsandthemicrostmcture(carbonstructureandporestructure)formationofMS

7、CMstoascertaintherelationshipbetweenthemicrosctructureandgasseparationperformance。Basedonthosesysmaticalworks，itwouldbehelpfultoguidethepreparationofMSCMsinprincipleandtoresolvetheaforementionedproblems(i．e．，poorreprod