[發明專利]一種離子液體功能化氟化鈰多孔納米片及制備方法和應用、混合基質膜及制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010511675.8
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111603945A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張玉忠;馬薔;辛清萍;李泓
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D71/52
• 分類號: B01D71/52;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

本發明提供了一種離子液體功能化氟化鈰多孔納米片及制備方法和應用、混合基質膜及制備方法和應用，屬于氣體分離膜技術領域。本發明中，離子液體中含有堿性基團，具有CO₂親和作用，能夠增加酸性氣體吸附位點，能夠促進酸性氣體的溶解?擴散，提高酸性氣體的選擇性和滲透性；氟化鈰多孔納米片是具有層間通道、豐富的納米孔結構，具有特殊的氟?鈰單原子層與層間乙酸根交替堆積結構，形成0.344nm的層間距，可對不同分子動力學直徑的氣體分子進行篩分，提高選擇性，并且使氣體分子傳輸速度加快，進一步提高氣體滲透性。

技術領域

本發明涉及氣體分離膜技術領域，尤其涉及一種離子液體功能化氟化鈰多孔納米片及制備方法和應用、混合基質膜及制備方法和應用。

背景技術

日常生產生活中會產生大量的CO₂，當空氣中CO₂含量過高時會引起溫室效應，導致全球變暖等氣候問題。因此，急需研發高效的CO₂捕集技術。膜分離技術由于成本低、能耗低和綠色環保等優點，被認為是具有良好應用前景的CO₂捕集方法，研究開發具有良好滲透和選擇性能的膜材料是提高膜分離技術競爭性的關鍵。

現有技術中的膜材料，如CN108358233A中公開的鑭系元素氟化物二維多孔納米片膜材料，存在對酸性氣體的滲透性和選擇性不佳的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種離子液體功能化氟化鈰多孔納米片及制備方法和應用、混合基質膜及制備方法和應用。本發明提供的離子液體功能化氟化鈰多孔納米片的離子液體含有堿性基團，對酸性氣體具有優異的滲透性和選擇性。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種離子液體功能化氟化鈰多孔納米片，包括氟化鈰多孔納米片和離子液體；所述氟化鈰多孔納米片通過靜電吸附作用與所述離子液體結合，所述離子液體中含有堿性基團；所述氟化鈰多孔納米片由氟-鈰單原子層與層間乙酸根交替堆積排列而成。

優選地，所述離子液體包括1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑硝酸鹽和1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸鹽中的一種或多種。

優選地，所述氟化鈰多孔納米片由直徑為0.5～5nm的納米顆粒組裝而成。

優選地，所述離子液體功能化氟化鈰多孔納米片的平均孔徑為0.1～10nm。

本發明還提供了上述技術方案所述的離子液體功能化氟化鈰多孔納米片的制備方法，包括以下步驟：

在氮氣氣氛中，將水溶性鈰鹽與乙酸鈉水溶液混合，得到混合液；

將含氟鹽水溶液與所述混合液混合進行沉淀反應，得到氟化鈰多孔納米片；

將所述氟化鈰多孔納米片的水溶液與離子液體共混，得到所述離子液體功能化氟化鈰多孔納米片。

優選地，所述氟化鈰多孔納米片的水溶液與離子液體的質量比為(5～20):1，所述氟化鈰多孔納米片的水溶液的濃度為0.01～0.06mg/mL。

優選地，所述共混的時間為4～72h。

本發明還提供了一種混合基質膜，包括以下質量分數的組分：離子液體功能化氟化鈰多孔納米片0.5％～30％和聚氧乙烯基高分子70％～99.5％，所述離子液體功能化氟化鈰多孔納米片為上述技術方案所述的離子液體功能化氟化鈰多孔納米片或上述技術方案所述制備方法制得的離子液體功能化氟化鈰多孔納米片。

本發明還提供了上述技術方案所述的混合基質膜的制備方法，包括以下步驟：

將離子液體功能化氟化鈰多孔納米片的溶液與聚氧乙烯基高分子的溶液混合，得到鑄膜液；