《基于ZIF-7制备有机-无机杂化膜的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ZIF-7制备有机-无机杂化膜的研究（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业论文基于ZIF-7制备有机-无机杂化膜的研究材料工程系王宏喜102074330学生姓名： 学号： 高分子材料与工程系 部： 梁琪专 业： 指导教师： 二一四年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年 月 日毕业论文任务书论文题目： 基于ZIF-7制备有机-无机杂化膜的研究 系部： 材料工程系 专业： 高分子材料与工程 学号： 102074330 学生： 王宏喜 指导教师（含职称）： 梁琪（研高工） 1课题意义及目标有机-无机杂化膜结合了传统有机膜与无机膜的优良性能，已成为膜领域的研究热点
2、之一。杂化膜具有优良的气体渗透选择性，在气体吸附、催化和存储等方面可能有很大的利用价值。目标是采用溶液共混的方法制备出ZIF-7晶体和PES共混的杂化膜，并对所得的杂化膜进行不同表征。分别考察ZIF-7晶体的添加量、聚醚砜溶液浓度、烘膜温度对杂化膜形貌和性能的影响。2主要任务1）查阅相关文献，提出试验方案；2）制备不同ZIF-7添加量的杂化膜；3）制备不同PES浓度的杂化膜； 4）制备不同烘膜温度下的杂化膜；5）用扫描电镜等对材料进行表征测试；6）记录实验结果，处理实验数据；7）撰写毕业论文，准备论文答辩。3. 基本要求1）认真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的实验研究方案；2）认真做
3、好各环节实验，做好实验记录，要求实验数据准确可靠；3）勤于思考，应用所学的专业知识来解决实验中遇到的问题；4）翻译一篇与本课题相关的英文文献；5）论文撰写要求严格按照材料工程系“本科毕业论文格式要求”撰写。4. 主要参考资料1 栗焕. 金属有机骨架膜与UIO-66/PES复合膜的制备研究D. 吉林: 吉林大学, 2013.2 赵祯霞, 李忠, 林跃生. 预置纳米MOF-5晶种二次生长合成MOF-5膜J. 化工学报, 2011, 25(8):125-136.3 宋东升, 杜启云, 王薇. 有机无机杂化膜材料的研究进展J. 高分子通报, 2010, (3): 12-15.4 李传峰, 邵怀启. 有
4、无机杂化膜材料的制备技术J. 化学进展, 2004, 16(1): 145-153.论文各阶段名称起 止 日 期1查阅文献，制定实验方案1月3日3月18日2制备不同ZIF-7添加量的杂化膜3月19日4月18日3制备不同PES浓度的杂化膜4月19日5月1日4制备不同烘膜温度下的杂化膜5月2日5月11日5对材料进行表征测试5月12日6月3日6完成毕业论文及答辩工作6月4日6月28日5进度安排审核人： 年 月 日太原工业学院毕业论文基于ZIF-7制备有机-无机杂化膜的研究摘要：有机-无机杂化膜结合了传统有机膜与无机膜的优良性能，已成为膜领域的研究热点之一。杂化膜具有优良的气体渗透选择性，在气体吸附、
5、催化和存储等方面有很大的潜在利用价值。本文将沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-7）与聚醚砜（PES）进行复合，采用溶液共混的方法成功制备了ZIF-7/PES有机无机杂化膜，分别考察了ZIF-7晶体的添加量、聚醚砜溶液浓度、烘膜温度等因素对杂化膜性能和结构的影响。采用XRD、TGA等手段对杂化膜进行了表征，结果表明，不同晶体添加量以及不同浓度、不同温度下所得到的杂化膜在形貌和各项性能上都有所不同。随着晶体添加量的增加，杂化膜的热稳定性能逐渐变差，其他性能也发生变化。晶体添加量为10%时，在60下烘12小时所得杂化膜表面平整，且综合性能良好。关键词：有机-无机杂化膜，ZIF-7，聚醚砜，共混法Study
6、 on Preparation of Organic-Inorganic Hybrid Membrane with ZIF-7 Abstract: Organic-inorganic hybrid membranes have became a hot topic, since they show good properties of both organic and inorganic membranes. Hybrid membraness has excellent gas permeance, in such aspects as gas adsorption, catalytic a
7、nd storage, may have potential use value. This article use zeolitic imidazolate framework material (ZIF-7) and polyethersulfone (PES) to composite. Using solution blending process successfully prepared ZIF-7/PES organic-inorganic hybrid membranes, and respectively investigated the influence of addit
8、ion amount of ZIF-7, the concentration of PES solution, and reaction temperature on hydrid membranes we prepared. Using XRD, TGA analysis technology characterize the samples. After characterization of samples, we found that under different ratio of ZIF-7 added and different concentration, different
9、reaction temperature, the hydrid membranes we prepared are different in appearance and performance. With the increase of ZIF-7 added, thermal properties of hybrid membranes were became worse and worse, and other properties of hydrid membranes also changed. when the ratio of ZIF-7 added is 10%, and u
10、nder 60 for 12 hours. The surface of hydrid membranes became flat and have comprehensive good performance. Key words: Organic-inorganic hybrid membranes, ZIF-7, Polyethersulfon, Blending processII目 录1 前言11.1 MOFs概述11.2 有机-无机杂化膜概述31.2.1 杂化膜的分类51.2.2 杂化膜的制备及应用51.3 本课题的研究目的和内容72 实验部分92.1 实验用原料92.2 实验仪器
11、及设备92.3 样品的制备102.3.1 ZIF-7晶体的合成102.3.2 有机-无机杂化膜的制备102.4 样品的表征112.4.1 X射线衍射122.4.2 热失重132.4.3 拉伸实验143 结果与讨论163.1 ZIF-7晶体添加量对杂化膜的影响163.1.1 晶体添加量对杂化膜力学性能的影响173.1.2 晶体添加量对杂化膜结构的影响183.1.3 晶体添加量对杂化膜热稳定性的影响203.2 PES浓度对杂化膜的影响223.2.1 PES浓度对杂化膜力学性能的影响233.2.2 PES浓度对杂化膜结构的影响233.2.3 PES浓度对杂化膜热稳定性的影响243.3 温度对杂化膜的
12、影响263.3.1 温度对杂化膜力学性能的影响273.2.2 温度对杂化膜热稳定性的影响274 结论30参考文献31致谢33太原工业学院毕业论文1 前言1.1 MOFs概述金属有机骨架（MOFs）材料是指由含氧或氮的有机配体与过渡金属通过自组装连接而形成的具有周期性网状结构的晶体材料，不同文献中的表述也不同，如有机-无机杂化材料、配位聚合物、金属-有机络合聚合物等。近年来，羧酸、咪唑配体与金属配位形成的新颖结构材料大量出现，MOFs材料吸引了人们更广泛的关注。作为一种新型的无机多孔材料，金属一有机骨架材料以其特殊的拓扑结构在很多领域广泛存在潜在用途而倍受关注。目前研究者致力于通过更换不同的有机
13、配体及功能金属离子来构建新颖结构的金属一有机骨架化合物，以期得到更加优异的性能。另一方面，将对MOFs材料可调的纳米孔道进行修饰或将这种材料进行功能化的开发也受到人们的关注。众所周知，将传统的分子筛晶体结构在多孔基质上制备成连续共生的分子筛膜，及其在分离技术、传感和催化等方面的优异性能受到强烈的关注，鉴于分子筛膜的成功经验，许多研究者也着力于在多孔载体上制备类似于分子筛膜并有良好应用前景的MOFs膜1。沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）是金属有机骨架材料一个子类，它具有比沸石更大的表面积，比大多数MOFs材料有更高的热，水热和化学稳定性。它们是多孔材料中最有前途的种类之一，它们在气体储存、分离、催
14、化等方面表现出了巨大的潜力。ZIFs是由金属离子链接到咪唑基团的。每个咪唑基团是通过其氮原子与两种金属离子进行配位。由于m-Im-m的键角为145度，类似于沸石中Si-O-Si键角，其具有沸石的相同四面体拓扑扩展三维框架对ZIFs来说是可以预料到的。配位的过渡金属离子和咪唑酯基交联剂的组合开辟了合成具有大孔、高表面积和可调谐功能的多孔材料新的机会。它克服了沸石只能与几种元素如硅、铝和氧形成框架的化学性质的限制。此外，不同的咪唑酯交联剂可以组合获得含杂交联剂的新的ZIFs。约20的所有已知的ZIFs含有杂交联剂，例如含咪唑和苯并咪唑的ZIF-62，含5-氯咪唑和硝基咪唑的ZIF-69，含咪唑和硝基咪唑的ZIF-702。由于咪唑酯交联剂交联能力强，并且过渡金属离子和咪唑酯之间的粘接力强，所以ZIFs常表现出对热，水分和溶剂的高稳定性，并且有希望用于工业应用。例如，ZIF-8的结构能在沸腾的苯、甲醇和水中保持几天。ZIFs在吸附，储存和分离气体以及碳氢化合物方面的性能使他们有希望的用
