[發明專利]一種ZIF-8復合膜的制備方法

在審

• 申請號: 201811520527.1
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109603572A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 張國亮;李丹冰;張旭;孟琴
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D71/68;B01D71/42;B01D71/06;B01D69/04;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

本發明提供了一種ZIF?8復合膜的制備方法，該方法以ZnO納米片為金屬源，通過水熱原位生長得到ZIF?8/PES復合膜，該膜對氣體分離有較好的分離性能，采用本發明方法解決了現有金屬有機骨架復合膜分離層比較厚，分布形態不均勻以及分離性能等問題，所制備的復合膜具有較好分離性及穩定性，拓展膜的適用范圍。

(一)技術領域

本發明涉及一種金屬有機骨架材料復合膜的制備方法，具體涉及一種ZIF-8復合膜的制備方法。

(二)背景技術

環境能源問題關系到人類的生存環境和未來的全球發展，已經成為當今一個重要的課題。膜分離技術因其環境友好、分離體積小、能耗低、操作簡單等優勢，近年來得到迅速的發展，并受到越來越多的重視。目前，在工業中得到廣泛應用的為聚合物膜，但是隨著分離技術的發展以及分離體系的變化，很多聚合物膜難以達到高效分離的要求；同時，針對多種混合體系的分離過程，其存在滲透選擇性和滲透通量互為制約的關系，阻礙了進一步的發展。因此，選擇和尋找具有優異性能的膜材料，一直是膜分離技術開發與研究的熱點。

金屬-有機骨架材料(Metal-organic frameworks,簡稱MOFs)是一類新型的多孔骨架材料，由有機和無機兩部分組成，同時擁有有機和無機多孔材料的性質。與沸石分子篩和多孔有機材料對比，MOFs材料具有更廣泛的孔洞尺寸范圍，并且孔洞結構與尺寸更容易被設計和精確調節。此外，MOFs材料的孔洞表面具有更為多樣的化學性質和更容易被修飾。這些特性為MOF膜對分子動力學直徑十分相近的氣體分子如和等進行高效的選擇性膜分離提供了保障。因此，MOF膜在多孔材料所應用的氣體分離領域具有更為廣闊的應用前景。與此同時，MOF膜利用MOFs大的孔隙率和比表面積，大大增強了客體分子與多功能金屬中心離子或有機配體間的相互作用，從而提高膜的氣體探測性能。同時MOFs孔洞尺寸的可設計與修飾調節的特性，也進一步賦予了MOF膜對氣體分子的選擇性探測性能。

(三)發明內容

本發明的目的是提供一種用于氣體分離的金屬有機骨架復合膜的制備方法，采用該方法解決現有金屬有機骨架復合膜分離層比較厚，分布形態不均勻以及分離性能等問題，所制備的復合膜具有較好分離性及穩定性，拓展膜的適用范圍。

本發明以ZnO納米片為金屬源，通過水熱原位生長得到ZIF-8/PES復合膜，該膜對氣體分離有較好的分離性能。

本發明的技術方案如下：

一種ZIF-8復合膜的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)合成ZnO納米片

將二水乙酸鋅溶于去離子水中，得到乙酸鋅水溶液，在所得乙酸鋅水溶液中加入氫氧化鈉水溶液，攪拌10～40min，靜置20～90min，之后離心、洗滌、干燥(40～80℃)，得到ZnO納米片；

所述二水乙酸鋅、氫氧化鈉的質量比為1：1.6～8；

所述乙酸鋅水溶液濃度為0.055mol/L；

所述氫氧化鈉水溶液濃度為0.4～2mol/L；

所述離心的轉速為3000～8000r/min，時間為3～10min，離心時用去離子水和乙醇洗滌；

(2)取步驟(1)所得ZnO納米片，配制成0.01～2mg/L的ZnO水溶液，將聚合物膜浸泡在所述ZnO水溶液中10～120min，之后再將聚合物膜放入0.1～1mol/L的2-甲基咪唑的甲醇溶液中，在30～80℃下反應0.5～4h，進行ZnO納米片的成核生長位點的激活；

所述聚合物膜的材質例如為聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)，形狀為中空纖維膜；