朱娜娜
,
高会元
膜科学与技术
doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2016.06.008
以PMDA-ODA型聚酰亚胺为基本模拟单元,纳米SiO2颗粒为掺杂剂,采用COMPASS力场为势能模型,运用分子力学、分子动力学以及巨正则蒙特卡洛方法对杂化聚酰亚胺膜(PI)的气体渗透性能进行了模拟研究.构建了含20个单体的等规立构高分子链,经一系列优化处理过程,获取了与实验数据相近的聚合物高分子链结构模型.分子动力学计算获取了CO2与N2在PI聚合物中的溶解系数、扩散系数与渗透系数,通过模型中X射线衍射光谱(XRD)确定了体系的真实性,研究发现分子与SiO2之间的氢键使纳米颗粒在聚合物基体中能够稳定存在,自由体积等参数的计算表明纳米SiO2的加入提高了膜对CO2的渗透分离性能.
关键词:
分子模拟
,
杂化膜
,
聚酰亚胺
,
气体渗透性能
,
CO2/N2
朱娜娜
,
李越
,
高会元
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.020
以BTDA-ODA型聚酰亚胺为基质膜材料,2-甲基咪唑锌(ZIF-8)为掺杂剂,制备了聚酰亚胺基杂化膜(PI/ZIF-8)。运用FT-IR、XRD、SEM和EDS等表征方法,对ZIF-8含量不同的杂化膜的化学结构和微观结构进行了分析,并对杂化膜进行了 CO2和 N2单一气体渗透测试。结果表明,ZIF-8与 PI 两相完全相容且杂化膜对CO2表现出很高的渗透选择性。当 ZIF-8质量分数为7％(PI/7Z)时,CO2的渗透系数为2．79×10－9 mol?m－2 s－1 Pa－1,相应的CO2/N2理想选择性系数达到最大值13．6,远大于努森扩散的分离系数0．79。
关键词:
聚酰亚胺
,
杂化膜
,
ZIF-8
,
CO2/N2
,
渗透选择性
