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作者
陈羿戬 生梦龙 李庆华 王志
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单位
天津大学化工学院天津大学化工学院化学工程研究所天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室天津大学化学工程联合国家重点实验室天津化学化工协同创新中心
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摘要
UiO-66-NH2是一种典型Zr基金属有机框架(Zr-MOFs),在CO2吸附领域具有广阔应用前景,是与聚乙烯基胺(PVAm)结合制备混合基质膜(MMMs)的良好填料。但UiO-66-NH2合成反应的规模化效应明显,难以放大到十克级以上。本研究通过调节水-乙酸的比例,合成了一系列UiO-66-NH2,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积测试与孔隙度分析(BET)对样品进行了表征。通过分析表征结果,提出一种水-乙酸促进Zr-MOFs二级结构(SBU)形成的机理,以此为指导成功实现UiO-66-NH2颗粒的百克级规模化合成。此外,将该材料与聚乙烯基胺(PVAm)结合制备了UiO-66-NH2/PVAm混合基质膜,用模拟烟道气(组成为15 vol% CO2,85 vol% N2)进行了分离性能测试,相较于纯PVAm膜,UiO-66-NH2/PVAm混合基质膜的分离性能得到提高,CO2渗透率达到1937 GPU,CO2/N2分离因子达到85。根据成本估算结果,采用混合基质膜可以有效减少碳捕集的成本,在实际燃煤烟道气碳捕集中具有应用前景。
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关键词
UiO-66-NH2规模化制备膜分离CO2捕集水促进
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文章目录
1 实验部分
1.1 实验药品与试剂
1.2 UiO-66-NH_(2)的制备
1.3 刮膜液及混合基质膜的制备
1.4 膜性能测试
2 结果与讨论
2.1 XRD分析
2.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.3 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析
2.4 水-乙酸协同调控机理及UiO-66-NH_(2)规模化合成
2.5 规模化样品比表面积测试(BET)分析
2.6 UiO-66-NH_(2)颗粒应用于PVAm的膜分离性能与分离成本估算
3 结论
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引用格式
陈羿戬,生梦龙,李庆华,等.UiO-66-NH_(2)纳米材料的规模化合成及其在混合基质碳捕集膜中的应用研究[J/OL].洁净煤技术,1-21[2024-07-30].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3676.TD.20240729.1600.006.html.