[發(fā)明專利]一種超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010010896.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN111111464B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晟;范書婷;李幫經(jīng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京荷風(fēng)智能科技有限公司;江蘇集萃先進(jìn)高分子材料研究所有限公司
• 主分類號(hào): B01D69/12
• 分類號(hào): B01D69/12;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 馬超前

1.一種超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜，其特征在于：所述分離復(fù)合膜具有三層結(jié)構(gòu)，從下到上分別為：靜電紡絲聚丙烯腈PAN纖維薄膜層，具有高氣體選擇性的環(huán)糊精類金屬有機(jī)框架材料MOF層，聚合物層，并且，所述三層結(jié)構(gòu)通過分子間氫鍵緊密連接在一起，所述的聚合物層為能與環(huán)糊精類金屬有機(jī)框架材料形成強(qiáng)烈氫鍵的極性聚合物，包括但不限于聚氨酯，聚乙烯醇，聚丙烯酸，處于中間的具有高氣體選擇性的環(huán)糊精類金屬有機(jī)框架材料MOF層分散均勻，和上下層結(jié)合緊密；整個(gè)薄膜呈光學(xué)透明狀態(tài)，透光率大于60%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜，其特征在于：所述靜電紡絲聚丙烯腈PAN纖維薄膜層的PAN分子量為10-20萬，采用靜電紡絲法制備。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜，其特征在于：所述的具有高氣體選擇性的環(huán)糊精類金屬有機(jī)框架材料MOF層為環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物通過與金屬離子自組裝形成的金屬有機(jī)框架材料，包括但不限于α環(huán)糊精/鈉金屬有機(jī)框架材料，α環(huán)糊精/鉀金屬有機(jī)框架材料，β環(huán)糊精/鈉金屬有機(jī)框架材料，β環(huán)糊精/鉀金屬有機(jī)框架材料，γ環(huán)糊精/鈉金屬有機(jī)框架材料，γ環(huán)糊精/鉀 金屬有機(jī)框架材料，環(huán)糊精類金屬有機(jī)框架材料的晶體粒徑在0.15-10微米之間，所述環(huán)糊精類金屬有機(jī)框架材料由旋涂方法涂覆在PAN層上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜，其特征在于：所述的超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）PAN靜電紡絲纖維薄膜的制備：取PAN溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，N，N-二甲基甲酰胺的濃度5-15wt％，靜置脫泡制得紡絲液；將制得的紡絲液經(jīng)過靜電紡絲機(jī)的噴絲頭噴到錫紙上，將錫紙從圓筒上揭下得到纖維膜，纖維膜厚度0.5-5微米；

（2）PAN-MOF層薄膜的制備：取適量的MOF晶體與三氯甲烷混合，三氯甲烷的濃度8-20wt％，在室溫磁力攪拌，使用前在超聲中，得到均勻分散的MOF分散液；調(diào)節(jié)涂膜機(jī)的轉(zhuǎn)速0.2-0.5千轉(zhuǎn)每分鐘，將MOF分散液涂膜至PAN層上，形成均勻分布的MOF層，MOF層厚度為3-10微米；

（3）PAN-MOF-Polymer復(fù)合膜的制備：將定量的聚合物溶解在四氫呋喃或三氯甲烷中，四氫呋喃或三氯甲烷的濃度10-25wt％，常溫下磁力攪拌溶解，使用前超聲除去氣泡；將上一步制備的PAN-MOF薄膜放置到勻膠機(jī)上，再一次調(diào)至0.5-1千轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速，然后將除去氣泡的聚合物溶液涂膜，形成PAN-MOF-Polymer薄膜，聚合物膜厚度0.2-4微米；

（4）復(fù)合膜溶劑脫除：將制備好的薄膜在室溫下放置一天，除去大部分溶劑，然后放入烘箱內(nèi)，真空干燥。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜，其特征在于，所述步驟（1）靜電紡絲的時(shí)為1-10小時(shí)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜，其特征在于，所述步驟（4）復(fù)合薄膜真空干燥的溫度為40-55℃，時(shí)間為48-72小時(shí)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高二氧化碳?xì)怏w選擇性分離復(fù)合膜，其特征在于：對(duì)于二氧化碳和氮?dú)獾耐高^效率比大于120，對(duì)于二氧化碳和氧氣的透過效率比大于100。