Получение и газоразделительные свойства композитных мембран на основе металл-органических координационных полимеров

• Автор: Баркова, Марина Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1 Л. Типы мембран

1.2. Синтетические мембраны

1.2.1. Композиционные мембраны

1.2.2. Полимерные мембраны на основе смешанных композитных материалов

1.3. Основы мембранного газоразделения

1.4. Металл-органические каркасные структуры (МОЕ)

1.5. Свойства металл-органических каркасных структур

1.6. Методы синтеза металл-органических каркасных структур

1.7. Влияние условий на синтез металл-органических каркасных структур
1.8. Применение металл-органических каркасных структур
1.9. Применение МОЕ в мембранах для газоразделения
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть
2.1. Используемые реактивы
2.2. Методики синтеза
2.2.1. Синтез металл-органической каркасной структуры

2.2.2. Получение композиционных мембран МОЕ-199/А1203
2.3. Получение композиционных мембран гіЕ-8/МК, 7.1Е-8/ПАН, МОЕ-199/ПАН, МОЕ-199/МК
2.4. Получение смешанных композитных мембранных материалов 2ІЕ-8/РІМ-1 и 2ГЕ-8/6ЕОА-ОБА
2.5. Физико-химические методы
2.6. Газоразделительные свойства мембран
ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение

3.1. Получение селективных слоев МОР-199 на трубчатой мембране из А120з
3.1.1. Исследование мембран МОР-199/А1
физико-химическими методами
3.1.2. Газопроницаемость композиционных мембран МОР-199/А12Оз
3.2. Получение мембран МОР-199/ПАН, МОР-199/МК,7ЛГ-8/ПАН, гіР-8/МК
3.2.1. Условия синтеза 21Б-8 на подложках ПАН и МК
3.2.2. Исследование мембран МОР-199/ПАН, М0Р-199/МК, гЛР-в/ПАН, 2ІР-8/МК физико-химическими методами
3.2.3. Газопроницаемость композиционных мембран
МОР-199/ПАН, МОР-199/МК, 2ІР-8/ПАН, гіР-8/МК
3.3. Получение композитных мембран 7ІР-8/Р1М-1 и гТР-в/бРБА-ООА
3.3.1. Исследование композитных мембран 7ЛР-8/6РОА-ОГ)А и 21Р-8/Р1М-1 физико-химическими методами
3.3.2. Газопроницаемость и селективность мембран /ЛР-8/РІМ-1 и 21Р-8/6РВА-ООА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список сокращений и обозначений
IRMOF Isoreticular Metal-Organic Frameworks - изоретикулярные металл-органические каркасные структуры
МОСР Metal - organic coordination polymers - металл-органические координационные полимеры
MOF Metal-organic frameworks - металл-органические каркасные структуры
MIL Materials Institute Lavoisier - металл-органические каркасные структуры, впервые получены Ж. Фереем, Институт Лавуазье, Франция.
МСМ Mixed Matrix Membranes (МММ) - мембраны со смешанной матрицей
btc 1,3,5-бензолтрикарбоксилат
Н3ВТС Бензол-1,3,5-трикарбоновая кислота
SBU Secondary building unit - вторичная структурная единица
ZIF Zeolitic imidazolate frameworks - цеолитоподобные имидазолятные каркасные структуры
PIM-1 Polymer of intrinsic microporosity - полимер с внутренней микропористостью
6FDA-ODA 4,4 '- (гексафторизопропилиден) дифталевого ангидрида (6FDA), 4,4 '-оксидианилин (ODA) - полиимида

Механохимический метод
Синтез полимеров механохимическим методом проводится без применения растворителей. В традиционных методах синтеза растворитель добавляется в реакционную смесь с целью облегчения диффузии между исходными реагентами. Первым примером синтеза без растворителя был синтез MOF (Cu(ina)2 - ina: изоникотиновая кислота) [76]. Соль металла и кислоту измельчали в шаровой мельнице без нагревания и растворителя. Реакция инициировалась за счет малого размера частиц, что облегчало взаимодействие соли и кислоты.
Пористость полученного без растворителя MOF сопоставима с пористостью полимера, полученного электрохимическим методом MOF-199 (HKUST-1) и MOF-14 [77]. В ряде публикаций отмечается простота и удобство данного метода, который дает количественные выходы и возможность масштабирования этого процесса [78-81].
RT-метод
Метод прямого смешения, или RT-метод (RT - Room Temperature) был разработан в 2003 году JI. Хуангом с сотрудниками [59]. Этот метод заключается в непосредственном смешивании реагентов - органической кислоты и неорганической соли - в растворе ДМФА при комнатной температуре с последующим добавлением триэтиламина в течение 0,5-4 часов.
В настоящее время метод прямого смешения хорошо адаптирован для получения полимерного MOF-5 и ряда гомологичных ему структур. Данный метод дает возможность получать металл-органические каркасные соединения высокой степени кристалличности и сокращает время синтеза до
2,5 часов [59].