聚砜-釕納米簇雜化中空纖維膜的制備及性能研究.pdf

1、費-托合成反應(yīng)是指將合成氣在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為液體燃料及其他化學(xué)品的過程。其中，鐵基催化劑和鈷基催化劑較普遍地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，而釕基催化劑是在費-托合成中具有最高的催化活性、最強的鏈增長能力，主要應(yīng)用于反應(yīng)的理論研究。由于活性金屬納米簇在使用過程中容易發(fā)生團聚和失活，因此尋找合適的催化劑載體以及負(fù)載方式至關(guān)重要。
　　本課題組一直從事聚合物材料的研究，并從2007年至今一直在對聚酰亞胺雜化材料的研究。本文在此基礎(chǔ)上選用聚砜（PS

2、F）為載體，并將釕納米簇包埋其中，通過干-濕法紡絲，制備聚合物/釕納米簇雜化中空纖維膜反應(yīng)器，對其性能等進(jìn)行表征、分析，并將其應(yīng)用于費-托合成反應(yīng)，一方面是期望通過將釕納米簇包埋在載體中來提高催化劑的壽命，另一方面是期望通過改變合成聚合物的結(jié)構(gòu)來調(diào)控H2和CO的透過率，以提高F-T合成產(chǎn)物的選擇性。
　　通過對聚砜平板相分離膜的研究，選擇了合適的固含量（25％）和合適的溶劑非溶劑體系（DMAc-水），考察了不同添加劑（EG和PVP

3、）對膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。通過SEM、機械性能測試和透氣性能測試，得出不同添加劑對膜結(jié)構(gòu)的影響以及結(jié)構(gòu)變化和機械性能、透氣性能之間的規(guī)律。隨著添加劑的增加，膜的機械強度都有所增強，透氣性能隨之下降，選擇性升高。還研究非溶劑組成對膜性能的影響，通過機械性能考察發(fā)現(xiàn)，合適的調(diào)整非溶劑組成對膜結(jié)構(gòu)和性能都會產(chǎn)生相應(yīng)的影響。為了增強相分離膜的穩(wěn)定性，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚Y(jié)果表明：當(dāng)溫度接近聚砜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的時候，進(jìn)行一定時間的熱處理可以消除

4、海綿狀結(jié)構(gòu)的小孔和微孔得到只有致密層和大孔組成的膜結(jié)構(gòu)。這對于表面有缺陷的相分離膜是很有意義的，可以有效的提高相分離膜的機械和透氣穩(wěn)定性，提高膜對與H2和CO的選擇性。
　　找到了制備合適尺寸高分子穩(wěn)定Ru納米簇的方法，并在此基礎(chǔ)上，用制得的Ru納米簇和PSF雜化，制得了雜化膜。通過TEM、XRD、XPS、SEM和機械性能測試，得出了Ru納米簇在PSF膜中可以有效分散，且和PSF分子鏈中的O、S存在一定的相互作用。對雜化膜熱處理后