● 摘要
温室气体二氧化碳（CO2）是导致全球气候变暖的罪魁祸首，如何减缓及治理该气候问题已成为21世纪人类社会面临的最为迫切的需要解决的重大问题之一。膜分离技术将是从各类工业排气中捕获CO2并进行分离的最为有效的技术之一。不仅在减少工业烟气中温室气体排放方面表现出极高的研究价值，在工业制氢、天然气纯化和新储碳能源等方面也具有极为重要的研究意义。膜分离因其分离效率高、能耗低、操作简便等优点，成为最具应用前景的CO2分离方法。
金属有机骨架材料（Metal Organic Framework, MOF）是近些年被开发出来的新型多孔材料。具有比表面积巨大，孔隙率高，骨架可修饰可调节，结构丰富等优点，被认为是沸石之外又一类重要的纳米材料。MOF材料受到了众多研究者的热捧，其应用领域也扩展到了气体存贮，小分子分离，以及催化、传感等诸多方面。将MOF材料制备成膜将更加有利于其各类性质的体现。
本论文采用牺牲基底法，以AAO膜为金属源，成功制备了一系列不同成分的独立自支撑的MOF膜。系统研究了该类膜的制备条件（如反应温度、反应时间等）对膜材料结构形貌的影响，利用各种表征手段对其结构形貌进行表征，采用纳米压痕技术测试其固有力学性质、并对该类膜的气体分离性质进行了研究。得到以下实验结果：
（1）利用牺牲基底法，以对苯二甲酸（H2BDC）为有机配体，制备独立自支撑的MIL-53膜。扫描电镜（SEM）测试显示该膜由一个个MIL-53晶粒交互生长而成，均一连续且无任何裂痕存在，该类膜孔道的内壁对CO2表现出较强的吸附性能，对其他种类气体的吸附性能则较弱，因而在室温条件下，不同的单组份气体透过率不同，因而达到一定的分离效果，αHe/CO2=2.8。
（2）利用牺牲基底法，以均苯三甲酸（H3BTC）为有机配体，制备独立自支撑的MIL-96膜。扫描电镜（SEM）测试同样显示该薄膜高度均一连续，并且表现出更优的CO2选择透过性，αHe/CO2 =3.4。