[發(fā)明專利]一種硫化氫傳感用金屬-有機(jī)框架基混合基質(zhì)膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810240145.7
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108619917B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊雨;張新;李斌;崔元靖;錢國棟
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 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(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開一種硫化氫傳感用金屬?有機(jī)框架基混合基質(zhì)膜及其制備方法，屬于有機(jī)/無機(jī)雜化膜材料制備技術(shù)及其應(yīng)用方向。該方法是在高分子聚合物基質(zhì)材料中加入金屬?有機(jī)框架功能體，制備出具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的混合基質(zhì)膜，其按質(zhì)量百分比計(jì)組分為：聚合物5～25％；金屬?有機(jī)框架顆粒2～30％；溶劑45～90％，各組分之和為100％，混合基質(zhì)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(yè)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(zhì)膜的原料廉價(jià)易得，制作膜材料的過程簡單易行，可放大進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，應(yīng)用于工業(yè)廢水中硫化氫的傳感。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)/無機(jī)雜化膜材料制備技術(shù)及其應(yīng)用方向，涉及一種硫化氫傳感用金屬-有機(jī)框架基混合基質(zhì)膜及其制備方法。

背景技術(shù)

金屬-有機(jī)框架(Metal-organic Framework，MOFs)材料是一類由有機(jī)配體與金屬中心經(jīng)過自組裝形成的具有可調(diào)節(jié)孔徑的材料。其源于配位化學(xué)及晶體學(xué)理論而發(fā)展，微觀形態(tài)呈規(guī)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(zhì)多樣、孔和晶體尺寸可調(diào)和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，從而有望成為新一代膜材料。根據(jù)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(zhì)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(xù)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(xù)相的混合基質(zhì)膜則表現(xiàn)出低滲透通量和高選擇性的特點(diǎn)。近幾年MOF膜的研究報(bào)道持續(xù)增長，但主要集中在MOF膜在分離方面的應(yīng)用。本發(fā)明根據(jù)MOFs和混合基質(zhì)膜的特性設(shè)計(jì)合成具有傳感功能的MOF基混合基質(zhì)膜。MOF基混合基質(zhì)傳感膜與傳統(tǒng)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(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種硫化氫傳感用金屬-有機(jī)框架基混合基質(zhì)膜及其制備方法，將金屬-有機(jī)框架材料與多孔膜技術(shù)相結(jié)合，制備用于硫化氫傳感的雜化膜。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：設(shè)計(jì)了一種金屬-有機(jī)框架基混合基質(zhì)膜，其鑄膜液的質(zhì)量百分比配方為：

聚合物 5～25％；

金屬-有機(jī)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(jī)框架顆粒為Al-MIL-53-NO₂；

所述的金屬-有機(jī)框架顆粒的粒徑優(yōu)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(jī)框架基混合基質(zhì)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(jī)框架基混合基質(zhì)膜配方的質(zhì)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(shí)，然后將金屬-有機(jī)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(shí)，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(shí)凝固成形，即可制得金屬-有機(jī)框架基混合基質(zhì)膜；

(3)存儲：將功能膜浸潤在去離子水中。