ZIF-8-71杂化配体晶种诱导的ZIF-8膜的制备及其气体分离性能

张佳雯, 丁忠伟, 刘丽英

北京化工大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (03) : 45-54. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2025.03.005

ZIF-8-71杂化配体晶种诱导的ZIF-8膜的制备及其气体分离性能

  • 张佳雯, 丁忠伟, 刘丽英
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摘要

通过4,5-二氯咪唑(DcIM)部分取代ZIF-8的配体2-甲基咪唑(HmIM)制备了ZIF-8-71杂化配体晶体,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征。将ZIF-8-71作为晶种通过晶体二次生长法在α-Al2O3陶瓷管载体的内表面诱导制备了ZIF-8膜,并考察了晶种液浓度和膜生长液流速对ZIF-8膜层微观形貌和气体分离性能的影响。结果表明:当配体取代率为50%时,ZIF-8-71晶体的粒径分布均匀,可填充在大孔载体表面,修补载体的表面缺陷,形成致密的晶种层;随着ZIF-8-71晶种液浓度升高,形成的ZIF-8膜层厚度增大,当晶种液的质量分数为0.1%时,膜层均匀致密,表面平整光滑;膜生长液流速过低或过高时均难以生成连续、光滑的膜层,在0.333 mL/min的流速下生成的ZIF-8膜层呈现良好的致密性与连续性;在优化条件下以ZIF-8-71作为晶种制备的ZIF-8膜层的H2渗透量为4.73×10-6 mol/(Pa·s·m2),H2/CO2、H2/N2、H2/CH4的理想选择系数分别为6.32、8.75、12.12,其气体分离性能优于以ZIF-8为晶种制备的ZIF-8膜层。

关键词

ZIF-8-71 / ZIF-8膜 / 晶体二次生长法 / 气体膜分离

中图分类号

TQ051.893

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张佳雯, 丁忠伟, 刘丽英. ZIF-8-71杂化配体晶种诱导的ZIF-8膜的制备及其气体分离性能. 北京化工大学学报(自然科学版). 2025, 52(03): 45-54 https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2025.03.005

基金

国家自然科学基金面上项目(21576011)

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