[發明專利]一種金屬有機框架化合物耐蝕薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010639819.8
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111733411A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 張優;王菊萍;張哲;馬妍;王浩;陳飛;衛元坤
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: C23C22/68
• 分類號: C23C22/68;C23C22/83;C23F11/14;C23C28/04
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;李闖

1.一種金屬有機框架化合物耐蝕薄膜，其特征在于，該金屬有機框架化合物耐蝕薄膜為雙層結構，內層為ZnAl-LDH預處理層，外層為鋅和苯并三氮唑組成的MOF層；

其中，LDH表示層狀雙羥基復合金屬氧化物，MOF表示金屬有機框架化合物。

2.根據權利要求1所述的金屬有機框架化合物耐蝕薄膜，其特征在于，所述ZnAl-LDH預處理層的化學組成為[Zn_1-xAl_x(OH)₂]^x+(A^y-_x/y)·mH₂O；其中，x為Al³⁺/(Zn²⁺+Al³⁺)的物質的量比；y為陰離子電荷數；m為層間水分子的個數；A^y-為LDH層間陰離子，采用硝酸根、釩酸根、鉬酸根、鎢酸根、磷酸根、8-羥基喹啉、2-巰基苯并噻唑中的至少一種。

3.根據權利要求1或2所述的金屬有機框架化合物耐蝕薄膜，其特征在于，所述MOF層的化學組成為{[Zn(FDA)(BTA)]^-·(Me₂NH₂)⁺}_n；其中，FDA為去質子的2,5-呋喃二甲酸，BTA為去質子的苯并三氮唑，Me₂NH₂為二甲胺陽離子，n為所含重復結構單元的數目。

4.一種金屬有機框架化合物耐蝕薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、鋁合金預處理：對待處理鋁合金進行機械打磨、除油、堿洗和出光處理，從而得到預處理好的鋁合金；

步驟2、ZnAl-LDH預處理層的制備：向硝酸鋅和硝酸鈉的混合溶液中加入氨水，使混合溶液的pH值調節至6.3～6.5，然后將預處理好的鋁合金置于該混合溶液中，恒溫45～80℃下密閉生長2～8h，冷卻后取出鋁合金清洗吹干，從而在鋁合金表面制得硝酸根插層的ZnAl-LDH預處理層；

步驟3、MOF層的制備：將硝酸鋅、苯并三氮唑、2,5-呋喃二甲酸依次加入到N,N-二甲基甲酰胺與甲醇的混合溶劑中，混合均勻后，得到反應溶液；將所述反應溶液倒入水熱釜中，然后將表面帶有ZnAl-LDH預處理層的鋁合金置于所述反應溶液中，并在80～140℃中反應12～48h，冷卻后取出鋁合金清洗吹干，從而在鋁合金表面制得上述權利要求1至3中任一項所述的金屬有機框架化合物耐蝕薄膜。

5.根據權利要求4所述的金屬有機框架化合物耐蝕薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟2中，所述硝酸鋅和硝酸鈉的混合溶液中硝酸鋅的濃度為0.025～0.1mol/L，硝酸鈉的濃度為0.15～0.6mol/L。

6.根據權利要求4或5所述的金屬有機框架化合物耐蝕薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟2中，將帶有硝酸根插層的ZnAl-LDH預處理層的鋁合金置于待交換陰離子水溶液中，并在45℃反應2h，從而在鋁合金表面制得不同陰離子插層的ZnAl-LDH預處理層；

其中，所述待交換陰離子水溶液中的陰離子為釩酸根、鉬酸根、鎢酸根、磷酸根、8-羥基喹啉、2-巰基苯并噻唑中的至少一種。

7.根據權利要求4或5所述的金屬有機框架化合物耐蝕薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟3中，每0.059～0.59g的硝酸鋅使用0.024～0.24g的苯并三氮唑、0.032～0.32g的2,5-呋喃二甲酸、50mL的N,N-二甲基甲酰胺與甲醇的混合溶劑。

8.根據權利要求4或5所述的金屬有機框架化合物耐蝕薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟3中，所述N,N-二甲基甲酰胺與甲醇的混合溶劑中，N,N-二甲基甲酰胺與甲醇的體積比為2:3。