【摘 要】
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有机/无机复合膜可以结合有机材料与无机材料二者的优点,在克服trade-off效应方面具有巨大潜力,无机粒子的种类是影响有机-无机复合膜性能的关键因素之一.金属有机骨架(MOFs)作为一种新兴的多孔晶体材料,因其具有与聚合物相容性好、孔隙率高、孔径可调、粒径可控等特点,引起了分离膜领域的广泛关注.然而MOFs本身的机械性能较低,需要将其负载在某种基底上才能制备成膜,所以制备方法对其分离性能具有较大
【机 构】
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绿色催化与分离北京市重点实验室,环境与能源工程学院,北京工业大学,北京,100124
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有机/无机复合膜可以结合有机材料与无机材料二者的优点,在克服trade-off效应方面具有巨大潜力,无机粒子的种类是影响有机-无机复合膜性能的关键因素之一.金属有机骨架(MOFs)作为一种新兴的多孔晶体材料,因其具有与聚合物相容性好、孔隙率高、孔径可调、粒径可控等特点,引起了分离膜领域的广泛关注.然而MOFs本身的机械性能较低,需要将其负载在某种基底上才能制备成膜,所以制备方法对其分离性能具有较大的影响.本研究采用精确调控的反向扩散法控制金属离子与有机配体在膜两侧的扩散速率,并利用有机基底的多孔亚皮层作为纳米限域空间,使MOF颗粒在其孔内生长,制备出一种在有机基底上嵌入式生长且分散均匀的ZIFs有机/无机复合膜.首先,将有机超滤膜基底聚丙烯腈(PAN)置于反向扩散装置中,将ZIFs的两种前驱体溶液按一定比例分别置于膜的两侧,调控液位差、前驱体浓度、成膜时间、后处理温度等成膜条件,制备出在PAN基底的亚皮层中嵌入生长的纯MOF膜.该改良后的新型反向扩散方法制备得到的MOFs纳米限域复合膜,具有MOF颗粒分散均匀且分离层超薄等优点.最后,将其用于水体中染料的脱除,并表现出优异的分离性能,该MOF复合膜对甲基蓝的截留率为98.4％,通量可达到464 L/m2h MPa,显示了其在纳滤染料分离领域的巨大潜力,并为在有机基底上制备MOF复合膜提供了一种新的研究思路.
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