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碳纳米管/环糊精金属有机骨架协同强化混合基质膜的CO2分离

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为了实现混合基质膜中CO2的高效分离,设计了羧基化多壁碳纳米管(CNT)和氨基化β-环糊精金属有机骨架(β-CD MOF)双填料(CM),并将其引入磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质中,在膜内同时构建CO2扩散通道和亲和位点,增强了混合基质膜的分离性能.采用FTIR和BET表征了CM的化学结构和孔结构,借助膜的SEM、FTIR和力学性能表征了填料-聚合物界面相互作用.研究了CM的合成比例、含量、压力、温度和混合气等因素对混合基质膜分离性能的影响.结果表明:CM与SPEEK之间具有良好的相容性并为气体分子提供了快速的传递通道.在改性CNT与MOF的质量比为5∶5、添加量为7%(质量)以及0.1 MPa和25℃的条件下,混合基质膜的分离性能最优,CO2渗透性为844 Barrer,CO2/N2选择性为84,与纯SPEEK膜相比,分别提升了178%和163%,超过2019年上限.羧基化CNT的直孔通道缩短了CO2的扩散路径,同时改性β-CD MOF表面的氨基载体提升了CO2的溶解性,两者协同提高了混合基质膜的分离性能.此外,负载双填料的膜比单独负载相同含量的羧基化CNT或氨基化MOF的膜具有更好的分离性能.在360 h的测试过程中,混合基质膜保持较好的分离稳定性.
Synergistic of carbon nanotube/cyclodextrin metal organic framework for enhancing CO2 separation of mixed matrix membranes

裴仁花、王永洪、张新儒、李晋平

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太原理工大学化学工程与技术学院,山西太原030024

气体能源高效清洁利用山西省重点实验室,山西太原030024

混合基质膜 磺化聚醚醚酮 β-环糊精金属有机骨架 碳纳米管 CO2/N2分离

22078216202103021231962021-0562020-027

2022

10.11949/0438-1157.20220627

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2022.73(9)
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