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酸化碳纳米管/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能研究

         
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以4,4’-(六氟异丙基)二酞酸酐(6FDA)和2,6-二氨基甲苯(2,6-DAT)为原料,合成6FDA-2,6DAT型聚酰亚胺,通过引入酸化碳纳米管(MWCNTs-COOH)填料,利用热致相分离法制备了酸化碳纳米管/聚酰亚胺(MWCNTs-COOH/PI)型混合基质膜(MMMs)。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及气体渗透仪对混合基质膜的结构和性能进行了表征和分析,并考察了不同掺杂量的酸化碳纳米管对混合基质膜的二氧化碳分离性能影响。结果表明,MWCNTs-COOH的一维光滑孔道结构与聚合物间形成的非贯穿孔状缺陷可以为气体的传输提供了高速通道,显著增强了气体的渗透性;其次,填料的表面官能团可以增强对CO_(2)的吸附选择性,从而提高了混合基质膜的CO_(2)分离性能。相比于纯聚酰亚胺膜,MWCNTs-COOH掺杂量为2.0wt%的混合基质膜的二氧化碳渗透系数88.28 Barrer、二氧化碳/甲烷选择性为52.45、二氧化碳/氮气选择性为28.64,分别提高了128.08%、43.65%和35.58%。

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