[發明專利]金屬有機框架復合膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810029016.3
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108554202B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 李健生;李秦;方小峰;廖志鵬;王大鵬;孫秀云;沈錦優;韓衛清;王連軍
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D71/34;B01D71/68;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種金屬有機框架復合膜的制備方法。所述方法先將高分子聚合物和金屬有機框架的金屬前驅體溶于N，N?二甲基甲酰胺中，加熱攪拌，配制成鑄膜液，再將鑄膜液進行涂膜，待N，N?二甲基甲酰胺蒸發后，置于含有2?甲基咪唑和0.2～1wt％親水改性劑的水溶液中進行相轉化成膜，相轉化1～4小時后即得到金屬有機框架復合膜。本發明制備的金屬有機框架復合膜具有優異的分離性能，并能夠長時間穩定使用，且適用于不止一種支撐層材質和金屬有機框架種類。

技術領域

本發明屬于膜技術領域，具體涉及一種金屬有機骨架復合膜的制備方法。

背景技術

膜分離技術因其能耗較低，易于集成組裝等優點，在分離領域具有良好的前景。優質的膜應具有通量高、選擇性高等特點。其中高通量通常通過增大膜的孔隙率來實現，高選擇性需要孔徑分布窄的孔道。

金屬有機框架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是一系列孔隙率高、孔徑均一的有機無機雜化的納米材料，其特性與制備優質膜的要求相契合，因此由連續MOF層作為分離層，基膜作為支撐層的復合膜近年來成為了膜制備方面的研究熱點。李建榮課題組報道了在水解聚丙烯腈基膜上以層層自組裝的方式組裝金屬有機框架ZIF-8層的方法(Angew.Chem.Int.Ed.,2014,53,9775-9779)。制得的膜對100mg/L甲基藍的水溶液中甲基藍的截留率達到98.6％，透過液通量為265Lm^-2h^-1MPa^-1。王湛課題組報道了在水解聚丙烯腈基膜上以配位作用固定金屬有機框架ZIF-8層的方法(J.Membr.Sci.,2017,532,76-86.)。制得的膜對100mg/L剛果紅的水溶液中剛果紅截留率達到99.2％，透過液通量為374Lm^-2h^-1MPa^-1。然而，上述方法需要事先準備基膜作為支撐層的特點導致了金屬有機框架復合膜的制備過程復雜，且膜的分離性能仍有提升空間。目前缺少一種能夠同步制備支撐層和金屬有機框架層的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬有機框架復合膜的制備方法，該方法通過相轉化法成膜技術，將復合膜的支撐層和金屬有機骨架層同步制成。

實現本發明目的技術方案如下：

金屬有機框架復合膜的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，將高分子聚合物和金屬有機框架的金屬前驅體溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，加熱攪拌，配制成鑄膜液，其中，鑄膜液中，高分子聚合物的濃度為12～20wt％，金屬有機框架的金屬前驅體的濃度為9～15wt％；

步驟2，將鑄膜液進行涂膜，待N，N-二甲基甲酰胺蒸發后，置于含有2-甲基咪唑(2-MeIM)和0.2～1.0wt％親水改性劑的水溶液中進行相轉化成膜，相轉化1～4小時，即得到金屬有機框架復合膜。

優選地，步驟1中，所述的高分子聚合物為聚醚砜(PES)或聚偏二氟乙烯(PVDF)。

優選地，步驟1中，所述的金屬有機框架的金屬前驅體為乙酰丙酮鋅(Zn(acac)₂)、氧化鋅(ZnO)、乙酰丙酮鈷(Co(acac)₂)中的一種。

優選地，步驟1中，所述的高分子聚合物的濃度為15wt％。

優選地，步驟1中，所述的金屬有機框架的金屬前驅體的濃度為12wt％。

優選地，步驟1中，所述的加熱溫度為60℃～80℃。

優選地，步驟2中，所述的親水改性劑為聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)或聚乙烯亞胺(PEI)。

優選地，步驟2中，所述的2-甲基咪唑的濃度為100g/L。