石墨烯/聚酰亚胺炭膜的制备及其气体分离性能
来源期刊：新型炭材料2020年第6期
论文作者：侯旻辰 李琳 鲁云华 冉旭 宋成文 王春雷 梁长海 王同华
关键词：氧化石墨烯;炭膜;原位聚合;气体分离;
摘 要：以9,9-双（4-氨基苯基芴）（FDA）、9,9-双（3-氨基-4-羟基苯基）芴（BisA HPF）、六氟二酐（6FDA）为单体,二维片层氧化石墨烯（GO）纳米炭晶为孔尺度调节剂,采用原位合成法制备GO/聚酰亚胺聚合物,经制膜及高温炭化制备了石墨烯/聚酰亚胺气体分离炭膜。借助于FTIR、XPS、XRD、TGA、氮吸附及气体渗透等表征手段对GO及炭膜的结构与性能进行表征;探讨了GO添加量对石墨烯/聚酰亚胺炭膜的结构与性能的影响。结果表明,原位引入片状GO纳米炭晶,在改善了聚合物膜热稳定性的同时,显著提高了石墨烯/聚酰亚胺炭膜的总孔体积,特别是尺度小于0.6 nm的极微孔孔体积与数量;使石墨烯/聚酰亚胺炭膜在保持高气体渗透性条件下,明显地提高气体分离选择性;增加GO添加量,可进一步提升石墨烯/聚酰亚胺炭膜的气体分离选择性。当GO添加量为0.5 wt.%时,石墨烯/聚酰亚胺炭膜的CO2渗透系数为8 760 Barrer,比纯炭膜仅降低了6%; CO2/N2、CO2/CH4分离选择性分别为52、53,分别提高32%、39%。
侯旻辰1,2，李琳2，鲁云华3，冉旭4，宋成文5，王春雷2，梁长海1,2，王同华2
1. 大连理工大学石油与化学工程学院2. 大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室炭素材料研究所炭膜及多孔炭材料课题组3. 辽宁科技大学化学工程学院4. 哈尔滨铁路公安局刑事技术处5. 大连海事大学环境科学与工程学院
摘 要：以9,9-双（4-氨基苯基芴）（FDA）、9,9-双（3-氨基-4-羟基苯基）芴（BisA HPF）、六氟二酐（6FDA）为单体,二维片层氧化石墨烯（GO）纳米炭晶为孔尺度调节剂,采用原位合成法制备GO/聚酰亚胺聚合物,经制膜及高温炭化制备了石墨烯/聚酰亚胺气体分离炭膜。借助于FTIR、XPS、XRD、TGA、氮吸附及气体渗透等表征手段对GO及炭膜的结构与性能进行表征;探讨了GO添加量对石墨烯/聚酰亚胺炭膜的结构与性能的影响。结果表明,原位引入片状GO纳米炭晶,在改善了聚合物膜热稳定性的同时,显著提高了石墨烯/聚酰亚胺炭膜的总孔体积,特别是尺度小于0.6 nm的极微孔孔体积与数量;使石墨烯/聚酰亚胺炭膜在保持高气体渗透性条件下,明显地提高气体分离选择性;增加GO添加量,可进一步提升石墨烯/聚酰亚胺炭膜的气体分离选择性。当GO添加量为0.5 wt.%时,石墨烯/聚酰亚胺炭膜的CO2渗透系数为8 760 Barrer,比纯炭膜仅降低了6%; CO2/N2、CO2/CH4分离选择性分别为52、53,分别提高32%、39%。
关键词：氧化石墨烯;炭膜;原位聚合;气体分离;
