[發明專利]一種利用羥基雙金屬鹽自轉化制備雙金屬MOF膜的方法與滲透蒸發分離應用

在審

• 申請號: 202010539931.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111672341A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張雄福;馬暢暢;劉海鷗
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D71/76
• 分類號: B01D71/76;B01D67/00;B01D61/36
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 祝詩洋

1.一種利用羥基雙金屬鹽自轉化制備鋅/鈷雙金屬MOF膜的方法，其特征在于，步驟如下：

(1)在載體表面引入ZnO納米粒子或ZnO納米陣列活性層

將乙二醇甲醚、乙酸鋅按(15～30)：1的摩爾配料比混合，70℃下水浴攪拌20～60min，然后緩慢滴加少量乙醇胺，其中乙醇胺與乙酸鋅的摩爾配比為2：1，并在室溫下攪拌12～24h，得到鋅溶膠；通過提拉或旋涂的方式將鋅溶膠層引入載體表面，在400～500℃焙燒200min，獲得ZnO納米粒子活性層；

在ZnO納米粒子活性層的基礎上，將其置于六亞甲基四胺、六水合硝酸鋅、水摩爾比為1：1：500的ZnO納米陣列合成液中，100℃反應3～6h，獲得ZnO納米陣列活性層；

(2)載體上羥基雙金屬鹽層的制備

將上述引入ZnO納米粒子或ZnO納米陣列活性層的載體置于硝酸鈷溶液中，在25～100℃下反應2～24h，獲得鋅/鈷羥基雙金屬鹽層；步驟(2)中所述的硝酸鈷溶液為六水和硝酸鈷水溶液，其中六水合硝酸鈷與水摩爾比為(1～5)：500；

(3)將引入了鋅/鈷羥基雙金屬鹽層的載體置于鋅/鈷雙金屬MOFs膜層合成液中，在聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜中高溫反應制得鋅/鈷雙金屬MOFs膜層。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(3)中制得的鋅/鈷雙金屬MOFs膜層是以鋅離子和鈷離子同時為金屬中心，二甲基咪唑為有機配體組成的雙金屬ZIF-8或ZIF-67膜層；或者是以鋅離子和鈷離子同時為金屬中心，苯并咪唑為有機配體組成的雙金屬ZIF-7或ZIF-9膜層。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，當制備雙金屬ZIF-8或ZIF-67膜層時，合成液中二甲基咪唑、甲酸鈉、水的摩爾比為10：1：(800～1200)，反應溫度為100～150℃，反應時間為5～12h；當制備雙金屬ZIF-7或ZIF-9膜層時，合成液中苯并咪唑、甲酸鈉、水、DMF的摩爾比為10：1：(250～350)：(150～250)，反應溫度為100～150℃，反應時間為12～24h。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括預處理步驟：選用平均孔徑為200nm～2μm的多孔陶瓷管或陶瓷片為載體，使用前分別用去離子水和無水乙醇超聲清洗，并在真空烘箱中干燥。

5.權利要求1所述方法制備的鋅/鈷雙金屬MOF膜在滲透蒸發分離上的應用。

6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，將鋅/鈷雙金屬MOFs膜置于滲透汽化裝置中分離混合物，滲透測壓力0.1MPa，溫度50℃，流速為500mL/h，用冷阱收集滲透測產物，并用氣相色譜進行分析。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，所述混合物為甲醇/甲基叔丁基醚。