ساخت و تعیین مشخصات غشا نانوکامپوزیت ca/mof-5 و مطالعه خواص گاز تراوایی آن

در این پروژه نانو ذرات mof-5 (metal organic framework5) مکعبی و چهاروجهی با استفاده از روش نفوذ و اختلاط مستقیم سنتز شدند و به منظور تایید این عملیات آنالیز xrd بر روی نمونه ها انجام شد. به منظور مقایسه دو نمونه مکعبی و چهاروجهی آنالیزهای جذب نیتروژن، اندازه ذرات و وزن سنجی گرمایی (tga) انجام گرفت و نتایج مورد انتظار تایید شد. در تست جذب نیتروژن، با مقایسه نمودارهای جذب نمونه ها مشخص شد که نمونه مکعبی از مساحت سطح مخصوص بیشتری برخوردار است. با استفاده از ذرات mof-5 مکعبی و چهاروجهی و با استفاده از سلولز استات به عنوان فاز پلیمری، غشاهای نانو کامپوزیت با درصدهای وزنی 6، 9 و 12 از نانو ذرات ساخته شد و با استفاده از آنالیزهای tga، ftir، sem، fesem و تراوایی گاز تعیین مشخصات شدند. با بررسی نمودارهای tga مشخص شد که پایداری گرمایی غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده نسبت به نمونه خالص سلولز استات به میزان اندک کاهش داشت. نتایج طیف سنجی غشاهای ساخته شده تشکیل پیوند جدیدی در ساختار غشا نانوکامپوزیت ساخته شده را نشان نمی دهد. نتایج sem وfesem نیز حضور و پراکندگی ذرات mof-5 را در شبکه پلیمری نشان می دهند. خواص گاز تراوایی و عملکرد جداسازی غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده برای گازهای هیدروژن، دی اکسید کربن، متان و نیتروژن توسط واحد آزمون تراوایی گازهای خالص در فشار مطلق 5 بار و دمای c° 25 مورد مطالعه قرار گرفتند و با غشا سلولز استات خالص مقایسه شدند. افزودن mof-5 مکعبی و چهاروجهی به سلولز استات، تراوایی گازهای هیدروژن، متان و نیتروژن را افزایش داد. به طوری که با افزایش mof-5 مکعبی تا 12 درصد میزان تراوایی h2 از 52/0± 3/4 برر به7/0± 95/14 برر، ch4 از003/0 ± 098/0 برر به 4/0± 36/3 برر و n2 از004/0± 078/0 برر به 4/0± 69/2 برر افزایش پیدا کرد. همچنین با افزایش mof-5 چهاروجهی تا 12 درصد میزان تراوایی h2 از52/0± 3/4 برر به7/0± 9/13 برر، ch4 از003/0± 098/0 برر به3/0± 99/1 برر و n2 از004/0± 078/0 برر به4/0± 55/1 برر افزایش پیدا کرد. درمقابل تراوایی گاز دی اکسید کربن در دو نمونه حاوی 6 و 9 درصد mof-5 نسبت به سلولز استات خالص کاهش یافت. به طوری که برای mof-5 مکعبی در میزان بار 6 درصد تراوایی co2 از64/0 ± 9/3 برر به5/0 ± 37/3 برر و در میزان بار 9 درصد از64/0± 9/3 برر به 5/0±64/3 برر کاهش یافت. برای mof-5 چهاروجهی نیز در میزان بار 6 درصد تراوایی co2 از64/0± 9/3 برر به 5/0± 69/2 برر و در میزان بار 9 درصد از64/0± 9/3 برر به 1/0± 19/3 برر کاهش یافت. علاوه بر این میزان انتخاب پذیری برای co2/ch4 و h2/n2 با افزودن mof-5 کاهش پیدا کرد.