MOF膜的新型合成路线和分离性能研究

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1、硕士学位论文MOF膜的新型合成路线和分离性能研究作者姓名侯嘉敏学科专业化学工程指导教师王海辉教授所在学院化学与化工学院论文提交日期2018年5月NewSyntheticRoutesandSeparationperformanceofMOFMembraneADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HouJiaminSupervisor：Prof.WangHaihuiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：学校代号：10561学号：201

2、520117753华南理工大学硕士学位论文MOF膜的新型合成路线和分离性能研究作者姓名：侯嘉敏指导教师姓名、职称：王海辉教授申请学位级别：硕士学科专业名称：化学工程研究方向：膜分离论文提交日期：2018年月日论文答辩日期2018年5月29日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：童叶翔委员：王海辉丁良鑫魏嫣莹王素清坐宙裡丁十學学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文

3、的研究做出重要贡献的个人和集体。，均己在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：体表取曰期：年ｒ月曰ｙ学位论文版权使用授权书：本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或、、。部分内容，可以允许采用影印缩印或其它复制手段保存汇编学位论文一本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。

4、本学位论文属于：□：月日），（年保密校保密委员会审定为涉密学位时间于。＿年＿月＿日解密后适用本授权书保密同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议，的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。“”Ｖ（请在以上相应方框）内打，叭：一：者签名孤曰期作ｉｌ喜加：导签曰期指教师名：系：电子邮箱作者联电话ＴＩ联：系地址（编）含邮摘要膜分离技术有利于减轻全球面临的气候问题和能源问题。其中，金属有机骨架膜

5、因其拥有均匀的孔径，对特定气体具有高的吸附能力等特点，受到了科学家的广泛关注。在近20年的MOF膜发展中，研究人员已开发出多种不同的制备方法，并从微米和纳米尺度对膜的结构进行设计。然而，直至现在，MOF膜还没有实现商业化，主要是因为现有成熟的MOF膜制备方法很难应用于大规模生产，特别是溶剂热法合成中存在的能耗和设备安全问题。本论文以三类MOF膜为研究对象，优化合成方法，提出了绿色环保，安全，并适用于大规模生产的合成路线。研究内容如下：（1）提出了一种无溶剂自转化的MOF膜制备方法，具有绿色环保、利于大规模生产的优势。选用ZIF-8，ZIF-67和ZIF-9

6、作为研究对象，先通过电沉积的方法在基底上沉积相应的金属前驱体，再将配体粉末覆盖在沉积后的基底表面，压实，再在一定温度下进行固相反应最终成膜。对三种膜进行测试，气体组分间的选择性都高于相应的努森扩散值，特别是ZIF-8膜，其H2/CO2分离选择性超过大多数已报导的ZIF-8膜的性能，证明该方法是可行的，能实现高质量膜的制备。另外，ZIF-8膜具有优异的操作稳定性，在经过一个月的连续操作后，H2/CO2混合组分的透量与选择性仍然基本保持稳定。（2）利用二维纳米片辅助，提出了一种可以在常温条件下快速合成超薄MOF膜的原位生长法。经过简单的超声，利用g-C3N4纳

7、米片的电负性和充足的N配位点吸附笼2+络金属阳离子，制备复合Zn/g-C3N4纳米片，再将复合纳米片与2-甲基咪唑配体溶液循环涂覆，在30min内，仅仅10个循环就能得到一张生长良好的ZIF-8/g-C3N4杂化膜。-8-2-1-1240nm厚的ZIF-8/g-C3N4杂化膜的氢气透量为6.7×10molmspa，与CO2分子的理想分离因子达到42，具有良好的H2/CO2分离性能。关键词：气体分离；无溶剂；MOF膜；g-C3N4；IAbstractMembraneseparationtechnologycanaddressissuesrelatedtogl

8、obalclimatechangeandenergysecurit