膜科学与技术

单位：大连理工大学精细化工国家重点实验室，膜科学与技术研究开发中心，辽宁 大连 116024

关键词：ZIF-90；CO2/N2分离；界面效应；混合基质膜

基金：国家自然科学基金创新研究群体项目（22021005）；国家重点研发计划项目（2019YFE0119200）。

为解决MOFs基混合基质膜的一般问题，如掺杂剂存在的呼吸效应，聚合物与掺杂剂之间的界面效应等，本文以骨架结构极稳定的ZIF-90作为掺杂材料，随后通过后合成修饰（PSM）技术使用不同链长结构的胺烷对ZIF-90进行了表面修饰，并最终探究不同链长结构的改性剂及其用量对ZIF-90与其pebax基混合基质膜气体分离性能的影响。实验发现，胺烷的改性不仅不会改变ZIF-90的晶体结构，还能够在ZIF-90表面形成“绒毛”状结构，形成有机-有机高相容的界面。除此之外，该“绒毛”结构虽然会降低填料本身的比表面积及孔体积，但是在合适的长度与数量的情况下会与聚合物产生某种特殊的有益于气体分离的相互作用，可以明显提高混合基质膜的分离性能。使用正丙胺改性的PZ90/Pebax系列混合基质膜相较于纯ZIF-90/Pebax相比，CO2/N2选择性与CO2渗透性都有着不同程度的提高，其中在20%改性程度的情况下得到了最佳的分离性能，CO2/N2选择性为70，CO2渗透率达到了140 Barrer，与纯Pebax相比分别提高了45.8%和79.4%，接近2008年Robeson上限。

来源：2021年第4期

《膜科学与技术》期刊编辑部

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