用于CO2/CH4分离的cPIM-1/ZIF-8混合基质膜的制备

摘要

自聚微孔聚合物(PIM-1)虽具有良好的CO2渗透性能,但其气体选择性普遍较差,限制其在CO2/CH4分离领域的应用.本文以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂制备ZIF-8纳米粒子,将其引入到羧基化的PIM-1基质中,制备了cPIM-1/ZIF-8混合基质膜,用于CO2/CH4分离.结果表明:由于合成ZIF-8的溶剂也是cPIM-1的良溶剂,使得两者之间具有良好的界面相容性,从而使ZIF-8添加量高达质量分数45％.随着ZIF-8添加量的增加,膜的CO2渗透速率持续增加,CO2/CH4选择性呈现先上升后下降的趋势.当ZIF-8添加量为质量分数25％时,膜的CO2/CH4分离性能最好,即CO2渗透系数为3942 Barrer,CO2/CH4选择性为18.7,较cPIM-1纯膜分别提高了84％和43％,成功地超越了Robeson分离上限.