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在大孔陶瓷管载体上引入ZnO连接层诱导合成稳定ZIF-8膜
  • ISSN号:1007-8924
  • 期刊名称:《膜科学与技术》
  • 时间:0
  • 分类:O614[理学—无机化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学化工学院,精细化工国家重点实验室,大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(21076030,21036006); 辽宁省自然科学基金项目(201202027); 辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(LR201008)
中文摘要:

以平均孔径为3μm的大孔α-Al2O3陶瓷管为载体,采用载体表面预先引入一层ZnO作为连接和诱导成膜的策略,合成连续完整且性能稳定的ZIF-8膜.首先在载体的内表面通过溶剂热生长一层厚度约为5μm的连续多孔ZnO层,起到对载体表面的修饰、连接膜与载体和诱导成膜的多功能作用;然后,甲醇体系溶剂热法在ZnO表面合成得到连续的ZIF-8膜.考察和优化了ZnO层的活化、ZIF-8合成条件对成膜的影响,用SEM、XRD和气体渗透等分析方法对所得ZIF-8膜进行表征.研究表明,ZnO层的连续性和活化处理是成膜的关键,ZnO层不连续难以形成完整连续ZIF-8膜,不活化ZnO则起不到很好的诱导成膜作用.最佳条件下获得的ZIF-8膜的H2通量为2.14×10^-7 mol/(s·m^2·Pa),H2/CO2、H2/N2、H2/CH4的理想分离系数分别为5.18、8.32、8.30.该膜材料具有明显的筛分效应,且150℃条件下长时间测试稳定性良好.

英文摘要:

ZIF-8membranes were synthesized on macroporousα-Al2O3 tubes with average pore size 3μm as supports,and by introducing a thin layer of ZnO as linker and induction sites.The preparation procedure involved a two-step process:firstly,the growth of a thin layer of ZnO on the inner surface of the macroporous tube,and then the formation of a continuous and dense ZIF-8membrane.The results showed that a continuous ZnO layer of around 5μm could be formed on the macroporous tube only in methanol/water solution.The ZnO layer acted as active sites to induce the uniform nucleation of ZIF-8nuclei on its surface to guide the growth of a dense ZIF-8membrane,an inorganic linker between the porous ceramic substrate and the membrane and a modification layer for the surface of the macroporous support.It was crucial to activate the ZnO layer with Hmim solution.Without activation,only some large ZIF-8crystals could grow on the ZnO surface.The characterization of SEM,XRD and single gas permeation indicated that the quality of the ZnO layer and its activation played a key role in growing a continuous and dense ZIF-8membrane.For the ZIF-8membrane achieved under the optimum condition,the H2 permeance was about2.14×10^-7 mol/(s·m^2·Pa)and the ideal selectivities of H2/CO2,H2/N2 and H2/CH4 were 5.18,8.32,8.30,respectively,which displays good molecular sieving effect.The membrane also demonstrates good stability at 150℃.

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期刊信息
  • 《膜科学与技术》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国蓝星(集团)股份有限公司
  • 主办单位:中国蓝星(集团)股份有限公司
  • 主编:刘宪秋
  • 地址:北京市顺义区空港工业区B区蓝星公司213室
  • 邮编:101318
  • 邮箱:mkxx@bluestar.chemchina.com
  • 电话:010-80492417 80485372
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-8924
  • 国内统一刊号:ISSN:62-1049/TB
  • 邮发代号:54-40
  • 获奖情况:
  • 1998年11月,获国家石油和化学工业局"全国化工系...,2002 年1月, 被中华人民共和国新闻出版总署评定为...,2002年10月,获中国石油和化学工业协会"第五届全...,2003年4月, 获中国学术期刊(光盘版)"首届《CAJ...,2005年6月, 获甘肃省科技厅"甘肃省优秀科技期刊奖",2006年8月, 获中国石油和化学工业协会"第六届全...,2008
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8663