【摘 要】
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气体膜分离技术在捕获CO2等温室气体方面具有较高的经济价值,主要利用不同气体在膜内的传质差异实现分离。然而,该技术也面临许多挑战,例如,有机膜易老化、易塑化和Trade-off效应等,这严重制约着膜的使用寿命和分离效率。为了抑制上述问题,本文提出将网络聚酰亚胺材料应用于气体膜分离技术,并通过改变分子链结构骨架、分子链聚集态结构等方式,优化薄膜的气体分离综合性能和阐明网络结构（交联臂+交联中心）与膜
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气体膜分离技术在捕获CO2等温室气体方面具有较高的经济价值,主要利用不同气体在膜内的传质差异实现分离。然而,该技术也面临许多挑战,例如,有机膜易老化、易塑化和Trade-off效应等,这严重制约着膜的使用寿命和分离效率。为了抑制上述问题,本文提出将网络聚酰亚胺材料应用于气体膜分离技术,并通过改变分子链结构骨架、分子链聚集态结构等方式,优化薄膜的气体分离综合性能和阐明网络结构（交联臂+交联中心）与膜气体分离性能间的构效关系。主要研究内容如下:立足于分子链结构骨架,设计了系列具有不同侧基、酸酐、构造及拓扑排列的线型和网络联二萘基聚酰亚胺膜,旨在通过调控联二萘二面角的方式,研究分子链结构骨架对联二萘基聚酰亚胺膜气体分离性能的调控作用。结果发现,非对称双拓扑排列的网络结构对膜CO2渗透性能有显著强化作用（+3310%）。立足于分子链聚集态结构,利用网络聚酰亚胺具有高度互联共价键和易快速固化凝胶特性,通过添加填料、扩展和热解网络结构（交联臂+交联中心）等方式,从物理和化学层面,全面研究分子链聚集态结构对网络聚酰亚胺膜气体分离性能的调控规律。结果表明,添加Ti O2后,网络薄膜的CO2渗透性能增长155%;交联臂和交联中心分别被扩展后,网络薄膜的CO2渗透性能分别增长183%和560%;交联中心和交联臂的侧基分别被热解后,网络薄膜的CO2渗透性能分别增长29倍和637倍。
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