[發明專利]金屬有機骨架ZIF-67-PVDF中空纖維膜的制備方法

有效

• 申請號: 201811273710.6
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109529634B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李健生;王大鵬;李秦;方小峰;廖志鵬;謝佳;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: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/08;B01D71/34
• 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骨架ZIF?67?PVDF中空纖維膜的制備方法。所述方法先將質量比為7.5～15：30的乙酰丙酮鈷和聚偏氟乙烯加入1?甲基，2?吡咯烷酮的中，加熱攪拌至混合均勻后以混合溶液作為鑄膜液，采用中空纖維膜紡絲技術，制得ZIF?67?PVDF的中空纖維膜。本發明采用一步法將膜的形成和金屬有機骨架的生長相結合，制得的ZIF?67?PVDF中空纖維膜具有很好的連續性和完整性，在氣體分離方面表現出了良好的性能，H₂/CO₂,H₂/N₂和H₂/CH₄的分離因子分別達到了6.85，9.61和11.29，且在高溫環境下能夠長時間循環使用，在分離氣體處理污染物方面有很大的應用潛能。

技術領域

本發明屬于環境納米材料制備技術領域，涉及一種金屬有機骨架ZIF-67-PVDF中空纖維膜的制備方法。

背景技術

在工業化的迅速發展的今天，環境與能源問題逐漸成為人們關注的焦點?；剂系娜紵罅颗欧诺亩趸际菍е氯蜃兣闹饕?。煙道氣的主要組成包括二氧化碳和氮氣。另一方面，天然氣的重要組成包括氫氣和二氧化碳，沼氣的主要組成包括甲烷和二氧化碳。因此，對這些小分子氣體的分離具有重要意義。然而傳統的分離方法分離效果差，耗費成本相對較高。因此，需尋找能夠用于分離這些小分子氣體的有效方法。

金屬有機骨架是一種有序多孔材料，其具有均一的孔徑，表現出了良好的選擇性和滲透性，在分離氣體的方向上具有良好的發展前景。王煥廷課題組(Chem.Commun10.1039/c0cc04734a)首次報道了通過對向擴散法制得的金屬有機骨架復合膜，但這種方法將金屬骨架的生長和膜的形成過程割裂開來，導致制備過程中步驟繁瑣，同時氣體的分離效率較低，H₂/N₂的理想分離因子僅有4。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高效的氣體分離效率的金屬有機骨架ZIF-67-PVDF中空纖維膜的制備方法，該方法通過中空纖維紡絲技術，制備連續完整的ZIF-67-PVDF中空纖維膜。

實現本發明目的技術方案如下：

金屬有機骨架ZIF-67-PVDF中空纖維膜的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，將質量比為7.5～15：30的乙酰丙酮鈷和聚偏氟乙烯(PVDF)加入1-甲基，2-吡咯烷酮(NMP)中，加熱攪拌至混合均勻得到鑄膜液；

步驟2，將鑄膜液進行中空纖維膜紡絲，內芯液為100～300g/L的二甲基咪唑溶液，外部液為水溶液，得到ZIF-67-PVDF中空纖維膜。

優選地，步驟1中，所述的聚偏氟乙烯的濃度為25～35g/L。

優選地，步驟1中，所述的乙酰丙酮鈷和聚偏氟乙烯的質量比為10～15:30。

優選地，步驟1中，加熱溫度為55～65℃。

優選地，步驟2中，所述的內芯液為200～300g/L的二甲基咪唑溶液。

優選地，步驟2中，中空纖維膜紡絲溫度為20～25℃。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明方法通過一步法制得的ZIF-67-PVDF中空纖維膜具有很好的連續性和完整性，在氣體分離方面表現出了良好的性能，H₂/CO₂,H₂/N₂和H₂/CH₄的分離因子分別達到了6.85，9.61和11.29，均超過了羅伯森上限，且在高溫環境下能夠長時間循環使用。同時，在制作工藝上膜的形成和金屬有機骨架的生長結合在一起，過程簡單，在分離氣體處理污染物方面有很大的應用潛能。

附圖說明