【摘 要】
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膜分离法在捕获CO2方面具有巨大潜力。混合基质膜（MMMs）可以将有机高分子与无机材料的优势相结合,发挥出更优异的CO2分离性能,是目前膜分离领域研究的重点之一。但无机纳米材料在膜内易团聚,从而导致CO2分离性能下降。为了弥补上述不足,充分发挥MMMs中有机相和无机相的优势,本文选用三种对CO2具有良好吸附性能的添加剂制备Pebax基质膜,主要研究内容如下:首先选用两种不同的制备方法将1-胺丙基-
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膜分离法在捕获CO2方面具有巨大潜力。混合基质膜（MMMs）可以将有机高分子与无机材料的优势相结合,发挥出更优异的CO2分离性能,是目前膜分离领域研究的重点之一。但无机纳米材料在膜内易团聚,从而导致CO2分离性能下降。为了弥补上述不足,充分发挥MMMs中有机相和无机相的优势,本文选用三种对CO2具有良好吸附性能的添加剂制备Pebax基质膜,主要研究内容如下:首先选用两种不同的制备方法将1-胺丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[C3NH2MIm][PF6]）（TIL）接枝到纳米Al2O3表面,以改善颗粒在膜内的分散性,进一步提高气体分离膜的分离性能。本文以聚醚嵌段聚酰胺（Pebax1657）作为膜基质,TIL、Al2O3/PDA-TIL、Al2O3/APTES-SA-TIL作为填料制备Pebax基质膜。通过SEM、FTIR、XRD、TGA、DSC、XPS等方法对颗粒和膜进行了表征,考察了填料的加入对膜气体分离性能的影响。结果表明:（1）利用氨基（NH2）对CO2良好的亲和作用,所制备的Pebax/TIL共混膜CO2渗透性和CO2/N2选择性均有大幅度提升,CO2渗透通量达到80.66 Barrer,CO2/N2选择性达76.09。与纯膜相比,CO2渗透性和CO2/N2选择性分别提高了32.90%和54.22%。（2）将TIL接枝到聚多巴胺（PDA）包覆的纳米三氧化二铝（Al2O3）表面,成功制备了Al2O3/PDA-TIL颗粒,并将其与Pebax共混制备了新型Pebax/Al2O3/PDA-TIL MMMs。SEM测试结果表明Al2O3/PDA-TIL在膜内均匀分散,这说明Al2O3表面上的TIL成功地缓解了Al2O3的团聚现象。气体分离测试表明,当填料含量为0.8 wt%时,MMMs的气体分离性能最优,CO2渗透性和CO2/N2选择性相较于纯膜分别提高66.62%和61.37%。（3）利用3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTES）和丁二酸酐分别对纳米Al2O3进行改性,再将TIL接枝到其表面,制备的Pebax/Al2O3/APTES-SA-TIL MMMs,其CO2渗透性和CO2/N2选择性较纯膜分别提高了41.74%和61.43%。
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