高渗透性石墨烯杂化炭膜的制备及表征

摘要

以4,4'-二氨基二苯醚-3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐(BTDA-ODA)型聚酰亚胺为前体,石墨烯为掺杂剂,经共混、成膜、干燥和热解过程制备杂化炭膜.采用热失重、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱及渗透等技术分别对前体热稳定性、炭膜微观形貌、微观结构、表面基团和气体分离性能进行分析.考察了石墨烯含量对炭膜微结构与性能的影响,结果显示,引入石墨烯使前体热稳定性提高;石墨烯与炭膜母体间兼容性良好,在大幅度提高气体渗透性同时保持了较好的分子筛分能力;掺杂石墨烯后,使炭膜对H2,CO2与O2的渗透性分别提高了6.8倍,46倍和59倍.当石墨烯质量分数为0.5％时,杂化炭膜对CO2渗透性达1236.7 Barrer,此时CO2/N2选择性达24.1,具有较好的应用前景.