[發明專利]多孔高分子聚合物中空纖維管表面快速制備金屬有機框架物薄膜的方法及應用

有效

• 申請號: 201310483438.5
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103566772A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 彭新生;毛祎胤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D69/04
• 分類號: B01D69/04;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及微孔氣體分離膜的制備方法，尤其涉及一種多孔高分子聚合物中空纖維管表面快速制備金屬有機框架物氣體分離膜的方法及其應用。

技術背景

金屬有機框架物薄膜由于其具有高的孔隙率和好的化學穩定性，在吸附分離、催化反應、藥物載體和光學材料等許多領域具有較好的應用前景。目前大多數金屬有機框架物薄膜以平面襯底為主，而且制備步驟比較繁瑣，大多數需要在一個相對較高的溫度下合成。中空纖維膜因為其能提高空間的有效利用率而在工業中被廣泛利用，因此金屬有機框架物薄膜因為其工業化的目的而需要被制備在中空纖維膜表面。目前許多金屬有機框架物薄膜被制備在陶瓷材料的中空纖維膜表面，然而陶瓷材料由于其相對較高的成本以及在水熱生長中的低穩定性而限制了其工業化大規模生產。

發明內容

?本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種多孔高分子聚合物中空纖維管表面快速制備金屬有機框架物氣體分離膜的方法及其應用。

一種多孔高分子聚合物中空纖維管表面快速制備金屬有機框架物薄膜的方法的步驟如下：

1)在磁力攪拌下，將1.4?mM乙醇胺水溶液加入同體積4?mM?硝酸銅、硝酸鋅或硝酸鎘水溶液中，1分鐘后，調慢攪拌速度，并將反應容器密封，24小時之后，獲得氫氧化銅、氫氧化鋅或氫氧化鎘納米線溶液，將一端封閉一端接入抽濾泵的多孔高分子聚合物中空纖維膜浸漬到含有納米線的溶液中，30～60分鐘后在其表面獲得厚度為5μm～10μm的納米線層；

2）將納米線層加入到含有10?ml濃度為10～40mM，含有均苯三酸溶劑為乙醇，辛醇或乙醇水的混合溶液中，常溫下反應60分鐘，得到5μm～10μm厚的金屬有機框架物/高分子聚合物中空纖維膜，乙醇水中乙醇與水的體積比為1:1。

另一種多孔高分子聚合物中空纖維管表面快速制備金屬有機框架物薄膜的方法的步驟如下：

1)在磁力攪拌下，將1.4?mM乙醇胺水溶液加入同體積4?mM?硝酸銅、硝酸鋅或硝酸鎘水溶液中，1分鐘后，調慢攪拌速度，并將反應容器密封，24小時之后，獲得氫氧化銅、氫氧化鋅或氫氧化鎘納米線溶液，將一端封閉一端接入抽濾泵的多孔高分子聚合物中空纖維膜浸漬到含有納米線的溶液中，30～60分鐘后在其表面獲得厚度為5μm～10μm的納米線層；

2）將納米線層加入到含有10ml濃度為10～40mM，含有對苯二酸溶劑為辛醇溶液中，常溫下反應60分鐘，得到5μm～10μm厚的金屬有機框架物/高分子聚合物中空纖維膜。

另一種多孔高分子聚合物中空纖維管表面快速制備金屬有機框架物薄膜的方法的步驟如下：

1)在磁力攪拌下，將1.4?mM乙醇胺水溶液加入同體積4?mM?硝酸銅、硝酸鋅或硝酸鎘水溶液中，1分鐘后，調慢攪拌速度，并將反應容器密封，24小時之后，獲得氫氧化銅、氫氧化鋅或氫氧化鎘納米線溶液，將一端封閉一端接入抽濾泵的多孔高分子聚合物中空纖維膜浸漬到含有納米線的溶液中，30～60分鐘后在其表面獲得厚度為5μm～10μm的納米線層；

2）將納米線層加入到含有10ml濃度為10～40mM，含有2-葵基-對苯二酸溶液溶劑為辛醇溶液中，常溫下反應60分鐘，得到5μm～10μm厚的金屬有機框架物/高分子聚合物中空纖維膜。

金屬有機框架物/高分子聚合物中空纖維膜應用于氣體分離。

本發明通過過濾納米線與有機配體在常溫下反應在多孔高分子聚合物中空纖維膜表面生成一層致密的金屬有機框架物薄膜。該法制備薄膜的成本低，操作簡單，制備迅速，能夠在室溫下反應并且穩定存在，可重復性強，便于大規模推廣，擴大了金屬有機框架物薄膜的應用范圍。

附圖說明

圖1是金屬氫氧化物納米線與有機配體在多孔高分子聚合物中空纖維膜表面制備金屬有機框架物薄膜流程圖；

圖2是氫氧化銅納米線與10mM均苯三酸在中空纖維膜表面制備的金屬有機框架物薄膜的表面SEM照片；

圖3是氫氧化銅納米線與10mM均苯三酸在中空纖維膜表面制備的金屬有機框架物薄膜的斷面SEM照片；

圖4是氫氧化銅納米線與20mM均苯三酸在中空纖維膜表面制備的金屬有機框架物薄膜的表面SEM照片；

圖5是氫氧化銅納米線與20mM均苯三酸在中空纖維膜表面制備的金屬有機框架物薄膜的斷面SEM照片；

圖6是氫氧化銅納米線與40mM均苯三酸在中空纖維膜表面制備的金屬有機框架物薄膜的表面SEM照片；

圖7是氫氧化銅納米線與40mM均苯三酸在中空纖維膜表面制備的金屬有機框架物薄膜的斷面SEM照片；