Page 39 - 201901

第 36 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.36, No.1
201 9 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2019

功能材料
UiO-66 膜的制备及其对正/异丁烷体系的分离

张亚明 1,4 ，徐 荣 1,4 ，黄维秋 3,4 ，张 琪 1,4 ，马文中 2,4 ，钟 璟 1,4*

（1. 常州大学 石油化工学院，江苏省绿色催化材料与技术重点实验室，江苏 常州 213164；2. 常州大
学 材料科学与工程学院，江苏省环境友好高分子材料重点实验室，江苏 常州 213164；3. 常州大学 石
油工程学院，江苏 常州 213164；4. 江苏省先进催化与绿色制造协同创新中心，常州大学，江苏 常州
213164）

摘要：用擦涂法在α-Al 2 O 3 支撑体上引入ZrO 2 层，利用晶种二次生长法，在α-Al 2 O 3 支撑体的ZrO 2 层上引入UiO-66
晶种，成功制备了 UiO-66 膜。通过 XRD 和 SEM 对 UiO-66 晶种及膜的结构和形貌进行了表征，考察了调节剂
乙酸含量和 ZrO 2 过渡层对 UiO-66 膜结构和形貌的影响。在温度 25 ¥、压力 0.08 MPa 下，测试了气体分子的
渗透性能，检测了 UiO-66 膜的完整性。考察了跨膜压差和温度对 i-C 4 H 10 和 n-C 4 H 10 两种气体在 UiO-66 膜上渗
透速率的影响，探究了 UiO-66 膜对 i-C 4 H 10 和 n-C 4 H 10 两种气体的渗透选择性能。结果表明，采用多次擦涂法引
入 ZrO 2 层后，获得了覆盖度高且膜层厚度均匀的 UiO-66 膜，膜厚度为 5 μm。UiO-66 膜对 i-C 4 H 10 和 n-C 4 H 10
两种气体具有反向渗透性能，在跨膜压差为 0.08 MPa、温度为 25 ¥时，UiO-66 膜对 i-C 4 H 10 /n-C 4 H 10 两种气体
2
7
7
的理想渗透选择性达 3.6，渗透速率分别为 4.3910 和 1.2210 mol/(m ·s·Pa)。
关键词：UiO-66 膜；i-C 4 H 10 /n-C 4 H 10 ；气体渗透；反向渗透性能；功能材料
中图分类号：TQ028.8 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 01-0025-06

Fabrication of UiO-66 Membrane for the Separation of n-Butane/i-Butane

1,4
1,4
1,4
3,4
ZHANG Ya-ming , XU Rong , HUANG Wei-qiu , ZHANG Qi ,
2,4
MA Wen-zhong , ZHONG Jing 1,4*
（1. Jiangsu Key Laboratory of Advanced Catalytic Materials and Technology, School of Petrochemical Engineering,
Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu, China; 2. Jiangsu Key Laboratory of Environmentally Friendly Polymeric
Materials, School of Materials Science and Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu, China;
3. School of Petroleum Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu, China; 4. Advanced Catalysis and
Green Manufacturing Collaborative Innovation Center, Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu, China）
Abstract: Continuous UiO-66 membrane was fabricated on α-Al 2O 3 support by pre-coating ZrO 2 layer and
seeding-secondary-growth method. The structure and morphology of UiO-66 seed crystal and membrane
were characterized by XRD and SEM. The effects of acetic acid content and ZrO 2 transition layer on the
structure and morphology of UiO-66 membrane were investigated. The membrane integrity was examined
by testing the permeance for gas molecules under the conditions of temperature 25 ¥ and pressure 0.08
MPa. The effects of trans-membrane differential pressure and operating temperature on the permeance and
selectivity of i-C 4H 10 and n-C 4H 10 on UiO-66 membrane were investigated. As a result, the ZrO 2 layer
helped to obtain a continuous uniform UiO-66 membrane with a thickness of 5 μm. The UiO-66 membrane
had reverse permeance for i-C 4H 10 and n-C 4H 10. This membrane showed high selectivity (3.6) for
7
7
2
i-C 4H 10/n-C 4H 10 with corresponding permeances of 4.3910 and 1.2210 mol/(m ·s·Pa).
Key words: UiO-66 membrane; i-C 4H 10/n-C 4H 10; gas permeation; reverse permeation; functional materials
Foundation items: National Nature Science Foundation of China (21276029); Transformation of Scientific
and Technological Achievements in Jiangsu Province (BA2015166); Prospective Joint Research Project of
Jiangsu Province (BY2016029-01)

收稿日期：2018-02-05; 定用日期：2018-05-28; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180104
基金项目：国家自然科学基金（21276029）；江苏省科技成果转化基金（BA2015166）；江苏省产学研前瞻性联合研究项目（BY2016029-01）
作者简介：张亚明（1992—），女，硕士生。联系人：钟 璟（1972—），女，教授，电话：0519-86330330，E-mail：zjwyz@cczu.edu.cn。