刚性MOF/PEI@PAN纳米复合膜的制备及其性能研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

#本选题研究的目的及意义近年来，膜分离技术因其高效、节能、环保等优点，在气体分离、水处理、生物医药等领域受到广泛关注。

其中，纳米复合膜由于结合了纳米材料和聚合物基质的优势，表现出优异的综合性能，成为膜分离领域的研究热点。

金属有机框架材料（mofs）作为一种新型的晶态多孔材料，具有比表面积大、孔径可调、结构多样化等优点，在气体吸附分离、催化、传感等领域展现出巨大的应用潜力。

2. 本选题国内外研究状况综述

#本选题国内外研究状况综述##国内研究现状国内学者在mof/聚合物纳米复合膜领域的研究起步较晚，但发展迅速，已取得一系列重要进展。

例如，华南理工大学的研究团队将mof-5与聚醚砜（pes）复合，制备了具有良好气体分离性能的混合基质膜；浙江大学的研究团队利用zif-8与聚偏氟乙烯（pvdf）构建了高渗透性纳米复合膜，用于高效海水淡化。

这些研究表明，mof/聚合物纳米复合膜在气体分离、水处理等领域具有广阔的应用前景。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

#本选题研究的主要内容及写作提纲
##主要内容
1.合成与表征:制备刚性mof材料，并通过xrd、sem、ftir等手段对其结构和形貌进行表征；2.制备pei@pan纳米纤维膜:采用静电纺丝技术制备pan纳米纤维膜，并通过pei改性，改善其亲水性和与mofs的相容性；3.构建纳米复合膜:将制备的刚性mofs与pei@pan纳米纤维膜复合，通过溶液浇铸法制备mof/pei@pan纳米复合膜，并通过sem、tem、xrd、ftir等手段对其形貌、结构和组成进行表征；4.性能测试与分析:测试mof/pei@pan纳米复合膜的力学性能、热稳定性能、气体分离性能和抗菌性能，并探讨mof负载量、pei接枝率、pan纳米纤维直径等因素对复合膜性能的影响。

1. 主要内容

1.合成与表征:制备刚性mof材料，并通过xrd、sem、ftir等手段对其结构和形貌进行表征；2.制备pei@pan纳米纤维膜:采用静电纺丝技术制备pan纳米纤维膜，并通过pei改性，改善其亲水性和与mofs的相容性；3.构建纳米复合膜:将制备的刚性mofs与pei@pan纳米纤维膜复合，通过溶液浇铸法制备mof/pei@pan纳米复合膜，并通过sem、tem、xrd、ftir等手段对其形貌、结构和组成进行表征；4.性能测试与分析:测试mof/pei@pan纳米复合膜的力学性能、热稳定性能、气体分离性能和抗菌性能，并探讨mof负载量、pei接枝率、pan纳米纤维直径等因素对复合膜性能的影响。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用如下方法和步骤开展研究：
1.文献调研:深入查阅国内外相关文献，了解MOF/聚合物纳米复合膜的最新研究进展、制备方法、性能表征等方面的知识，为本研究提供理论基础和技术参考；
2.材料制备:采用溶剂热法合成刚性MOF材料，并利用静电纺丝技术制备PAN纳米纤维膜，然后通过化学接枝法将PEI引入到PAN纳米纤维表面，得到PEI@PAN纳米纤维膜。

最后，将刚性MOF与PEI@PAN纳米纤维膜复合，通过溶液浇铸法制备MOF/PEI@PAN纳米复合膜；
3.材料表征:利用XRD、SEM、FTIR等手段对制备的刚性MOF、PEI@PAN纳米纤维膜和MOF/PEI@PAN纳米复合膜的结构、形貌和组成进行表征；
4.性能测试:利用万能材料试验机、热重分析仪、气相色谱仪等仪器测试MOF/PEI@PAN纳米复合膜的力学性能、热稳定性能、气体分离性能和抗菌性能；
5.数据分析:对实验数据进行统计分析，并结合相关理论知识解释实验结果，探究MOF负载量、PEI接枝率、PAN纳米纤维直径等因素对复合膜性能的影响规律；
6.论文撰写:在完成上述研究工作后，撰写论文，并按照学校要求进行修改和答辩。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：1.首次采用刚性MOF与PEI@PAN纳米纤维膜复合，制备了一种新型的MOF/PEI@PAN纳米复合膜；2.系统研究了MOF负载量、PEI接枝率、PAN纳米纤维直径等因素对复合膜性能的影响规律，为MOF/聚合物纳米复合膜的设计和制备提供了理论依据；3.探究了MOF/PEI@PAN纳米复合膜在气体分离领域的应用，为开发高效、节能、环保的气体分离技术提供了新思路。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 张亚利, 刘大勇. 静电纺丝法制备聚丙烯腈基纳米纤维膜及其改性研究进展[j]. 材料导报, 2021, 35(1): 113-125.

[2] 王宇, 王健, 孙以泽, 等. 静电纺丝法制备聚丙烯腈基纳米纤维膜的研究进展[j]. 功能材料, 2020, 51(1): 1014-1024.

[3] 王荣, 张中伟. 金属有机骨架材料在气体分离膜中的应用研究进展[j]. 化工新型材料, 2021, 49(1): 1-7.