[發明專利]一種硫化氫傳感用金屬-有機框架基混合基質膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810240145.7
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108619917B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 楊雨;張新;李斌;崔元靖;錢國棟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/14;B01D53/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開一種硫化氫傳感用金屬?有機框架基混合基質膜及其制備方法，屬于有機/無機雜化膜材料制備技術及其應用方向。該方法是在高分子聚合物基質材料中加入金屬?有機框架功能體，制備出具有三維網狀結構的混合基質膜，其按質量百分比計組分為：聚合物5～25％；金屬?有機框架顆粒2～30％；溶劑45～90％，各組分之和為100％，混合基質膜制備方法包括以下工藝：1.鑄膜液的制備；2.制膜；3.存儲。所制得的傳感功能膜可用于工業廢水中硫化氫的傳感，該柔性傳感功能膜具有高的選擇性和靈敏度。此外，合成該混合基質膜的原料廉價易得，制作膜材料的過程簡單易行，可放大進行大規模的生產，應用于工業廢水中硫化氫的傳感。

技術領域

本發明屬于有機/無機雜化膜材料制備技術及其應用方向，涉及一種硫化氫傳感用金屬-有機框架基混合基質膜及其制備方法。

背景技術

金屬-有機框架(Metal-organic Framework，MOFs)材料是一類由有機配體與金屬中心經過自組裝形成的具有可調節孔徑的材料。其源于配位化學及晶體學理論而發展，微觀形態呈規則的幾何狀，有均一的孔道及孔徑。由于MOFs具有合成方法靈活、比表面積大、種類和性質多樣、孔和晶體尺寸可調和熱穩定性好等優點，從而有望成為新一代膜材料。根據制膜工藝的不同，MOF膜材料大致可以分為MOF晶體膜和以MOF為添加劑的混合基質膜。通常地，MOF晶體膜是一類在氧化鋁或二氧化鈦等載體上連續生長MOF的多孔膜。因此，這類MOF膜具有較高的滲透通量和適中的選擇性。相比較而言，以MOF晶體為分散相和以聚合物為連續相的混合基質膜則表現出低滲透通量和高選擇性的特點。近幾年MOF膜的研究報道持續增長，但主要集中在MOF膜在分離方面的應用。本發明根據MOFs和混合基質膜的特性設計合成具有傳感功能的MOF基混合基質膜。MOF基混合基質傳感膜與傳統的粉體MOFs傳感器相比具有較高的靈敏度，與純MOFs膜相比具有較好的柔韌性，因此該傳感功能膜具有廣闊的應用前景。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種硫化氫傳感用金屬-有機框架基混合基質膜及其制備方法，將金屬-有機框架材料與多孔膜技術相結合，制備用于硫化氫傳感的雜化膜。

本發明解決所述技術問題的技術方案是：設計了一種金屬-有機框架基混合基質膜，其鑄膜液的質量百分比配方為：

聚合物 5～25％；

金屬-有機框架顆粒 2～30％；

溶劑 45～90％；

上述各組分之和為100％；

所述的聚合物為聚酰亞胺、聚砜、聚偏氟乙烯中的至少一種；

所述的金屬-有機框架顆粒為Al-MIL-53-NO₂；

所述的金屬-有機框架顆粒的粒徑優選為20～200nm。

所述的溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、三氯甲烷、丙酮或四氫呋喃中的至少一種。

上述的金屬-有機框架基混合基質膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)鑄膜液的制備：按照上述金屬-有機框架基混合基質膜配方的質量百分比要求，首先將所述的聚合物和溶劑混合，在20～80℃下攪拌12～36小時，然后將金屬-有機框架顆粒加入到上述混合溶液中，在20～80℃下再攪拌12～36小時，制得混合均勻的鑄膜液；

(2)制膜：在20～90℃下，將制得的鑄膜液在平面板上刮涂成平板膜，再將其置于溫度20～90℃的凝固浴中浸泡0.5～24小時凝固成形，即可制得金屬-有機框架基混合基質膜；

(3)存儲：將功能膜浸潤在去離子水中。