[發明專利]一種孔徑可調節的納米多孔聚合物膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810317098.1
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108499361B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 李建榮;束倫;趙翠;王乃鑫
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D61/02;B01D61/14;B01D61/36;B01D67/00;B01D71/16;B01D71/26;B01D71/30;B01D71/34;B01D71/38;B01D71/56;B01D71/68;B01D69/02;B01D53/2
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一種孔徑可調節的納米多孔聚合物膜的制備方法，屬于膜分離領域。本發明使用分子基配位化合物分子作為造孔劑制備具有納米孔徑的分離膜。通過使用不同分子大小的分子基配位化合物，控制分離膜的孔徑大小，可實現對納米多孔聚合物膜孔徑在納米尺度的調節。本發明提供了一種簡易的孔徑可調節納米多孔聚合物膜的制備方法，工藝簡單且成本較低，材料易得便于擴大化生產，且制備的分離膜孔徑可在納米尺度進行調節，因此其在分子篩分方面具有潛在的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種孔徑可調節的納米多孔聚合物膜的制備方法，屬于膜分離領域。

背景技術

膜分離技術是在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現選擇性分離的技術，具有操作簡單、能耗低、分離效果好、無二次污染等特點，受到越來越多的關注。相對于傳統的精餾、吸收和萃取等過程，膜分離技術具有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等優點。目前使用的膜材料主要以有機高分子聚合物為主，但是目前這種以高分子聚合物制備的分離膜孔徑缺乏納米尺度的調節，同時存在著滲透性和選擇性之間的“trade-off”效應，因此限制了該聚合物膜性能的進一步提高，以至于增加了膜分離技術的成本。

金屬有機多面體(MOPs)、金屬簇等配位化合物是一種分子基的納米材料。其不僅具有規則且均一的結構，還可通過使用不同的金屬離子與配體，改變其大小，同時，這種材料可在水、酸以及堿性條件下被去除，因此可以通過使用不同分子大小的分子基配位化合物作為造孔劑來實現對聚合物膜分離層的孔徑在納米尺度的調節，制備出具有可調節納米孔徑的分離膜。本發明提供了一種簡易的可調節孔徑的納米多孔聚合物膜的制備方法，工藝簡單且成本較低，材料易得便于擴大化生產，且制備的分離膜具有較好的分離效果及穩定性，具有潛在的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種孔徑可調節的納米多孔聚合物膜的制備方法。

一種孔徑可調節的納米多孔聚合物膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將造孔劑溶解在有機溶劑中，制得透明的溶液；

(2)將聚合物溶解在步驟(1)所配制的溶液中，得到鑄膜液，在一定溫度下靜置以排除所配制鑄膜液中的氣泡；

(3)將步驟(2)所配制的鑄膜液制備成膜，然后將所得膜浸于適當溶劑中，將聚合物膜中的造孔劑充分去除；所述的適當溶劑為能夠將造孔劑洗去，同時保持聚合物膜結構的溶劑；

(4)將步驟(3)得到的聚合物膜從所述的適當溶劑中取出，即得到一種孔徑可調節的分離膜。

本發明中所述的造孔劑為分子基配位化合物，如選自金屬有機多面體(MOPs)、甲酸鹽、醋酸鹽類的分子基配位化合物。

本發明所述步驟(1)中的溶劑可為甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等中的一種或幾種。

本發明中所述步驟(2)中所選用的聚合物可為醋酸纖維、芳香聚酰胺、聚哌嗪酰胺、磺化聚醚砜、聚偏氟乙烯聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯等中的一種或幾種。

本發明中所述的鑄膜液中造孔劑的濃度為0.01～20.00wt.％，聚合物濃度為1.00～50.00wt.％。

本發明中所述步驟(2)中所使用的溫度為0～150℃。

本發明中所述步驟(2)中靜置時間為0～5天。

本發明中所述步驟(3)中制備膜方法包括相轉化法、涂覆法、界面聚合法、動態膜法等任意方法。

本發明中所述步驟(3)中所述的適當溶劑可為水、酸溶液(如硫酸、鹽酸、硝酸等酸溶液)、堿溶液(如氫氧化物、氨水等堿溶液)。