[發明專利]一種利用鈷納米陣列層轉化形成金屬有機骨架ZIF?67膜的制備方法

有效

• 申請號: 201510677114.4
• 申請日: 2015-10-17
• 公開（公告）號: CN105233702B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 張雄福;張祥;李雨佳;劉海鷗
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D67/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種利用鈷化合物納米陣列層原位直接轉化制備金屬有機骨架ZIF-67膜的方法，解決了金屬有機骨架ZIF-67膜異相成核困難、與載體結合力弱、易脆裂的問題，制備過程中只使用水做溶劑合成體系，環境污染小。

技術背景

金屬有機骨架膜兼有MOFs材料本身的性能和膜結構特點的雙重優勢，是近些年出現并迅速發展的一種新型膜材料，在氣體分離、手性分離和滲透蒸發等膜過程方面表現出良好而獨特的分離性能，具有很好的潛在應用前景，特別在氣體膜分離方面，MOFs膜在CO₂/N₂分離、氫氣的提純與儲存、有機氣體分離等領域，表現更為突出。因此成為國內外眾多膜科研人員關注和研究的熱點。目前研究的焦點和關鍵是膜的制備方法問題，需要基于MOFs材料的特性和膜的生長形成特點，研究運用科學而且合理有效的合成制膜方法，設計制備高質量且穩定的MOFs分離膜。目前，國內外研究者制備MOFs膜的方法主要集中在原位合成法、二次晶種法、載體表面修飾法及一些針對特殊MOFs材料及載體開發的特殊的制膜方法。

ZIF-67是以Co²⁺為金屬中心，2-甲基咪唑為有機配位體雜化而成的，具有與沸石分子篩相似的SOD結構，其小孔孔徑為因此，ZIF-67膜在一些小分子氣體分離、膜催化、光電轉換和傳感材料方面，具有重要應用前景。目前，關于ZIF-67粉體的制備研究較多,Yagli等在Science上發表一文[Banerjee R,Phan A,Wang B,et al.High-throughput synthesis of zeolitic imidazolate frameworks and application to CO₂capture[J].Science,2008,319(5865):939-943.]中，首次合成出ZIF-67顆粒，但所需時間長，溫度高。之后Qian等人[Qian J,Sun F,Qin L.Hydrothermal synthesis of zeolitic imidazolate framework-67(ZIF-67)nanocrystals[J].Materials Letters,2012,82:220-223.]報道了快速、大量合成ZIF-67顆粒的方法，后續研究較多沿用其合成配方或略加改動。徐同文等人[Yu D,Ge L,Wu B,et al.Precisely tailoring ZIF-67nanostructures from cobalt carbonate hydroxide nanowire arrays:toward high-performance battery-type electrodes[J].Journal of Materials Chemistry A,2015,3(32):16688-16694.]在泡沫鎳上合成了堿式碳酸鈷納米線，經過處理得到了不同的ZIF-67與鈷納米線復合的結構，但反應過程中都保留了較完整的鈷納米線結構，ZIF-67顆粒或者分散在在鈷納米線頂端，或者包覆在鈷納米線外部形成核-殼結構，熱處理后形成Co₃O₄納米陣列，并將此材料用于電極材料。在他們的實驗條件下無法形成連續致密的ZIF-67膜層。