前驱体分子结构对聚糠醇基碳膜微结构及气体分离性能的影响

分别以草酸(OA)和碘(I)两种催化剂合成聚糠醇(PFA)前驱体制备气体分离碳膜. 采用TG, FTIR和XRD对其微结构进行研究, 并通过纯组分气体的渗透实验对碳膜的分离性能进行了探讨. 研究结果表明, 在热解过程中, 两种结构的聚糠醇都是通过脱氧、重排、环化、芳构化等热分解和热缩聚反应逐渐转化为无定形的乱层碳结构, 但热分解反应过程明显不同, 所形成碳膜微结构的差异也很大. 草酸催化剂制备的聚糠醇碳膜的微晶Lc值比碘催化剂制备碳膜的大, 而d(002)和La值则比后者的小, 表明草酸催化剂制备的聚糠醇碳膜碳微晶片层数多、排列规则、结构缺陷和孔隙均小于碘催化剂制备的聚糠醇碳膜, 而且其气体分离选择性较高、渗透通量较小, 表明聚糠醇的分子结构对所制备碳膜的微结构及气体分离性能有很大影响.     

聚糠醇炭分子筛膜的制备及O_2/N_2分离性能研究

以草酸为催化剂将糠醇单体直接聚合成所需黏度的聚糠醇液体作为涂膜液,仅需一步涂覆便可在价格低廉的煤基炭管支撑体上制备出高性能的聚糠醇炭分子筛膜.聚糠醇炭分子筛膜的热解过程、微观形貌和分离性能分别采用热重分析、扫描电镜以及O2、N2渗透实验进行表征.实验结果表明制备出的聚糠醇炭分子筛膜表面均匀且无缺陷.聚糠醇在热解过程中最终转化成具有超微孔的乱层石墨微晶结构.热解温度升高导致了起分离作用的有效超微孔尺寸的减小,进而表现出O2、N2的渗透速率逐渐降低,O2/N2的选择性逐渐增大的趋势.不同热解温度下制备的炭分子筛膜的O2渗透性和O2/N2选择性之间关系均超出了传统聚合物膜的Robeson上限.