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Amino-functionalized UiO-66-doped mixed matrix membranes with high permeation performance and fouling resistance

Chinese Journal of Chemical Engineering 2024年第3期67卷 68-77页

作者： Yi Zhang Di Liu Zhaoli Wang Junjian Yu Yanyin Cheng Wenjing Li Zhe Wang hongzhe ni Yuchao Wang School of Chemical Engineering Changchun University of TechnologyChangchun 130012China Advanced Institute of Materials Science Changchun University of TechnologyChangchun 130012China Key Laboratory of Advanced Functional Polymer Membrane Materials of Jilin Province Changchun 130012China School of Chemistry and Life Science Changchun University of TechnologyChangchun 130012China

For the reduction of bovine serum proteins from wastewater,a novel mixed matrix membrane was prepared by functionalizing the substrate material polyaryletherketone(PAEK),followed by carboxyl groups(C-SPAEKS),and then adding amino-functionalized UiO-66-NH_(2)(Am-UiO-66-NH_(2)).Aminofunctionalization of UiO-66 was accomplished by melamine,followed by an amidation reaction to immobilize Am-UiO-66-NH_(2),which was immobilized on the surface of the membrane as well as in the pore channels,which enhanced the hydrophilicity of the membrane surface while increasing the negative potential of the membrane *** nanoparticle-loaded ultrafiltration membrane has good permeation performance,with a pure water flux of up to 482.3 L·m^(-2)·h^(-1) for C-SPAEKS/AmUiO-66-NH_(2) and a retention rate of up to 98.7%for bovine serum albumin(BSA)-contaminated ***,after several hydrophilic modifications,the flux recovery of BSA contaminants by this series of membranes increased from 56.2%to 80.55%of pure *** results of ultra-filtration flux time tests performed at room temperature showed that the series of ultrafiltration membranes remained relatively stable over a test time of 300 ***,the newly developed mixed matrix membrane showed potential for high efficiency and stability in wastewater treatment containing bovine serum proteins.

关键词： Ultrafiltration Mixed matrix membranes Amino functionalization Hydrophilic modification Negatively charged

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Amino-functionalized UiO-66-doped mixed matrix membranes with high permeation performance and fouling resistance

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中国化学工程学报（英文版） 2024年第3期 68页

作者： Yi Zhang Di Liu Zhaoli Wang Junjian Yu Yanyin Cheng Wenjing Li Zhe Wang hongzhe ni Yuchao Wang

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磷钨酸／磺化聚芳醚酮砜复合型高温燃料电池用质子交换膜

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复合材料学报 2009年第2期26卷 41-46页

作者：王哲倪宏哲张明耀长春工业大学化学工程学院长春工业大学合成树脂与特种纤维研究中心长春130012

为了满足高温质子交换膜燃料电池使用要求,采用溶液铺膜法制备了磺化聚芳醚酮砜(SPAEEKS)与磷钨酸(HPA)复合型质子交换膜。红外光谱证明磷钨酸中的桥氧原子和端氧原子与磺酸基团形成了强烈的相互作用。扫描电镜照片显示磷钨酸粒子能够... 详细信息

为了满足高温质子交换膜燃料电池使用要求,采用溶液铺膜法制备了磺化聚芳醚酮砜(SPAEEKS)与磷钨酸(HPA)复合型质子交换膜。红外光谱证明磷钨酸中的桥氧原子和端氧原子与磺酸基团形成了强烈的相互作用。扫描电镜照片显示磷钨酸粒子能够均匀地分散在聚合物的基体中。磷钨酸的引入提高了复合膜的热稳定性,含有30 wt%HPA、SPAEEKS磺化度为0.8的复合膜(HPA30/SPAEEKS-0.8)的玻璃化转变温度达到236℃,质量损失5%时的热分解温度达到了299℃。在相同测试条件下,HPA30/SPAEEKS-1.0在80℃时质子传导率高于Nafion 117,而且在120℃达到了0.098 S/cm。结果表明,HPA30/SPAEEKS-1.0有望在高温质子交换膜燃料电池中得到应用。

关键词：燃料电池复合型质子交换膜磺化聚芳醚酮砜

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磺化聚芳醚酮砜的热降解动力学

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高分子材料科学与工程 2011年第2期27卷 99-102,106页

作者：王哲杨鑫吴清海倪宏哲周杰长春工业大学合成树脂与特种纤维工程研究中心吉林长春130012 镇赉县科学技术学会吉林白城137306

通过热重分析仪(TGA)对作为质子交换膜材料使用的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)进行了热性能研究。采用不同的升温速率,分别用Kissinger方法和Flynn-Wall-Ozawa方法研究了不同磺化度的SPAEKS在氮气氛围下磺酸基团完全脱落前的热降解动力学。... 详细信息

通过热重分析仪(TGA)对作为质子交换膜材料使用的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)进行了热性能研究。采用不同的升温速率,分别用Kissinger方法和Flynn-Wall-Ozawa方法研究了不同磺化度的SPAEKS在氮气氛围下磺酸基团完全脱落前的热降解动力学。研究表明,通过Kissinger方法计算得到SPAEKS的活化能E、指前因子A、反应级数n、相关系数r(磺化度0.8的SPAEKS-4,E=149.16 kJ/mol,lnA=23.93,n=2.6,r=0.9887)。通过Flynn-Wall-Ozawa方法计算得到SPAEKS的平均活化能E(SPAEKS-4的活化能为140.73 kJ/mol),而且所求活化能在相同磺化度下略低于用Kissinger方法所求,但活化能都随着磺化度的增加而增大。

关键词：磺化聚芳醚酮砜热重分析降解动力学活化能

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用于燃料电池质子交换膜材料的磺化聚芳醚酮砜的合成与性能研究

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高分子学报 2007年第9期17卷 868-874页

作者：倪宏哲王哲褚明利张明耀那辉吉林大学化学学院麦克德尔米德实验室长春130012 长春工业大学化工学院长春130012

以叔丁基对苯二酚(TBHQ)为双酚单体,1,4-二(4′-氟苯甲酰基)苯,3,3′-二磺酸钠基-4,4′-二氧二苯砜(SDCDPS)为原料,采用亲核缩聚反应,通过调整磺化单体和非磺化单体的比例与叔丁基对苯二酚共聚,合成了一系列具有不同磺化度的聚芳醚酮砜... 详细信息

以叔丁基对苯二酚(TBHQ)为双酚单体,1,4-二(4′-氟苯甲酰基)苯,3,3′-二磺酸钠基-4,4′-二氧二苯砜(SDCDPS)为原料,采用亲核缩聚反应,通过调整磺化单体和非磺化单体的比例与叔丁基对苯二酚共聚,合成了一系列具有不同磺化度的聚芳醚酮砜.通过红外光谱(FTIR),TGA,DSC等分析方法对其结构及性能进行了表征.并用TEM对其内部形态进行了研究,建立了结构与性能之间的关系.通过对膜进行综合性能评价发现,磺化度为0.8的磺化聚芳醚酮砜膜的质子传导率在80℃时达到了0.061 S/cm接近了Nafion 117,而且其甲醇渗透系数为3.4×10-7cm2/s远低于Nafion 117,在质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料(DMFC)电池中表现出了好的应用前景.

关键词：质子交换膜燃料电池聚芳醚酮砜 TEM

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磺化聚芳醚酮砜/聚吡咯复合型直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备与性能研究

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高分子学报 2010年第7期20卷 835-841页

作者：王哲吴清海倪宏哲杨鑫张会轩长春工业大学化学工程学院合成树脂与特种纤维工程研究中心长春130012

以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和吡咯(Py)为原料,通过原位聚合的方法制备了含有不同吡咯含量的SPAEKS/PPy复合膜.红外谱图表明SPAEKS聚合物中的磺酸基团与聚吡咯(PPy)中的亚氨基基团之间形成了强烈的相互作用.扫描电镜照片显示PP... 详细信息

以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和吡咯(Py)为原料,通过原位聚合的方法制备了含有不同吡咯含量的SPAEKS/PPy复合膜.红外谱图表明SPAEKS聚合物中的磺酸基团与聚吡咯(PPy)中的亚氨基基团之间形成了强烈的相互作用.扫描电镜照片显示PPy能够均匀地分散在SPAEKS聚合物基体中,没有发生团聚现象.通过对复合膜的性能测试发现PPy的引入提高了复合膜的热稳定性,降低了复合膜的吸水率,改善了其水溶胀性.同时膜中水的脱附系数下降,提高了膜的保水能力.SPAEKS/PPy-3复合膜的甲醇渗透系数达到了1.18×10-7cm2/s,明显低于纯SPAEKS膜的8.52×10-7cm2/s,而其质子传导率虽有所降低,但在25℃和80℃仍然分别达到了0.039S/cm和0.061S/cm,能够满足质子交换膜对质子传导率的要求.研究结果表明,聚吡咯与SPAEKS中磺酸基的摩尔比为0.99的复合膜有望在直接甲醇燃料电池中得到应用.

关键词：磺化聚芳醚酮砜直接甲醇燃料电池复合质子交换膜

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磺化聚芳醚酮砜中磺酸基团的降解动力学

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高分子材料科学与工程 2011年第5期27卷 58-61,66页

作者：王哲杨鑫倪宏哲吴清海张明耀张会轩长春工业大学合成树脂与特种纤维工程研究中心吉林长春130012

采用不同升温速率,对作为质子交换膜材料使用的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS,磺化度为0.8)共聚物在不同气氛中进行了热重分析。研究表明,SPAEKS在空气中更容易完成高分子主链的完全断裂。分别用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa方法对SPAEKS中磺... 详细信息

采用不同升温速率,对作为质子交换膜材料使用的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS,磺化度为0.8)共聚物在不同气氛中进行了热重分析。研究表明,SPAEKS在空气中更容易完成高分子主链的完全断裂。分别用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa方法对SPAEKS中磺酸基团进行了降解动力学研究,得到其活化能E、指前因子A、反应级数n、相关系数r。发现在同种气氛条件下,Flynn-Wall-Ozawa方法所得的活化能比Kissinger方法求出的活化能略低;在空气气氛中求得的活化能要低于氮气气氛中的活化能。建立了SPAEKS在两种气氛中的寿命方程,为质子交换膜材料在具体使用温度下的使用寿命提供了理论依据。

关键词：磺化聚芳醚酮砜不同气氛热重分析降解动力学

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基于环烯烃共聚物的阴离子交换膜的合成及性能研究

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化工新型材料 2020年第6期48卷 103-107页

作者：邹莹莹苗杰穆红亮崔磊王震倪宏哲阎敬灵长春工业大学化学工程学院长春130022 中国科学院长春应用化学研究所长春130022 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

以外型-1,4,4a,9,9a,10-六氢-9,10(1′,2′)-桥苯亚基-1,4-桥亚甲基蒽(HBMN)和5-正己基-2-降冰片烯(HN)为单体,通过开环易位聚合、氢化、季胺化等系列反应,制备了9种阴离子交换膜(AEM)。通过核磁共振氢谱仪对聚合物的结构进行表征,并计... 详细信息

以外型-1,4,4a,9,9a,10-六氢-9,10(1′,2′)-桥苯亚基-1,4-桥亚甲基蒽(HBMN)和5-正己基-2-降冰片烯(HN)为单体,通过开环易位聚合、氢化、季胺化等系列反应,制备了9种阴离子交换膜(AEM)。通过核磁共振氢谱仪对聚合物的结构进行表征,并计算出聚合物的氯甲基化程度和离子交换容量,研究了阴离子交换膜的电导率、吸水率、溶胀率及力学性能随离子交换容量的变化规律。结果表明:当HBMN与HN摩尔比为65∶35时,制备的阴离子交换膜(Cl-H-HMHN-b-30)具有最优的综合性能,其离子交换容量为2.16mmol/g;20℃时阴离子交换膜的电导率、吸水率和溶胀率分别为20.6mS/cm、34.1%和3.20%;80℃时,阴离子交换膜的电导率和吸水率分别为85.4mS/cm和55.8%。

关键词：降冰片烯开环易位聚合阴离子交换膜结构性能

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柴达木盆地三湖地区第四系七个泉组物源研究

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古地理学报 2024年第3期26卷 644-654页

作者：易定红刘应如李积永刘俊丰奎明清陈汾君吴颜雄张婷静李红哲倪帅中国石油勘探开发研究院西北分院甘肃兰州730020 中国石油青海油田分公司甘肃敦煌736202

为了深入评价柴达木盆地东部三湖地区第四系七个泉组天然气勘探潜力以及预测有利岩性气藏勘探区带和目标,文中通过重矿物组合、ZTR指数、重矿物稳定系数以及砂岩碎屑组分等参数,系统分析了该地区七个泉组的物源组成,确定物源方向并恢复... 详细信息

为了深入评价柴达木盆地东部三湖地区第四系七个泉组天然气勘探潜力以及预测有利岩性气藏勘探区带和目标,文中通过重矿物组合、ZTR指数、重矿物稳定系数以及砂岩碎屑组分等参数,系统分析了该地区七个泉组的物源组成,确定物源方向并恢复母岩类型。研究表明:(1)七个泉组沉积时期,三湖地区重矿物稳定系数和ZTR指数均由柴达木盆地边缘向盆地中央方向增大,大致呈环带状展布,不同物源区主要重矿物组合差异显著,不稳定重矿物含量变化明显。(2)格尔木物源主要流动方向为北偏西方向,向北影响涩北地区的南部;乌图美仁物源规模小于格尔木物源,主要流动方向为北东方向,向北东影响台南地区的西南部和涩南3井区。(3)锡铁山—埃姆尼克山物源和绿梁山物源规模均较小,其中前者影响范围向南达察尔汗地区,而后者向南影响伊克雅乌汝北部和驼峰山地区。(4)台南—涩北地区主要为乌图美仁物源和格尔木物源的共同影响区。该研究首次明确了柴达木盆地三湖地区物源由乌图美仁物源和格尔木物源组成的昆仑山缓坡物源体系、由锡铁山—埃姆尼克山物源和绿梁山物源组成的祁连山陡坡物源体系以及盆地内部台南—涩北地区混合物源体系组成,可为该地区天然气勘探开发提供指导作用。

关键词：重矿物物源方向七个泉组第四系三湖地区柴达木盆地

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高传导率的咪唑侧链型阴离子交换膜性能研究

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长春工业大学学报 2019年第6期40卷 521-526页

作者：王哲杨凯水天恩张振国王慧刘倩陈文波申洪城张弘宇徐晶美倪宏哲长春工业大学化学工程学院吉林长春130012 长春工业大学材料科学高等研究院吉林长春130012

通过改变甲基氢醌和烯丙基双酚S摩尔比与4,4-二氟二苯酮进行缩聚反应制备出了系列聚芳醚酮聚合物(PAEKS)。再通过接枝、溴代反应制备出了系列带有不同含量的1-烯丙基-3-甲基咪唑和1-甲基咪唑侧链型阴离子交换膜。1HNMR和FT-IR证实成功... 详细信息

通过改变甲基氢醌和烯丙基双酚S摩尔比与4,4-二氟二苯酮进行缩聚反应制备出了系列聚芳醚酮聚合物(PAEKS)。再通过接枝、溴代反应制备出了系列带有不同含量的1-烯丙基-3-甲基咪唑和1-甲基咪唑侧链型阴离子交换膜。1HNMR和FT-IR证实成功制备了聚芳醚酮聚合物。TEM照片显示形成了一种良好的微相分离结构,为离子传输提供了良好的通道。S-Im-PAEKS-3膜在80℃时离子传导率达到了0.147 S/cm,在1 mol/LNaOH溶液中泡碱400 h后,离子传导率在60℃仍可达到0.063 S/cm,表现出良好的耐碱稳定性。

关键词：阴离子交换膜相分离侧链离子传导率

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