[發(fā)明專利]一種金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011134198.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112316745B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳沙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南林業(yè)科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/06
• 分類號(hào): B01D71/06;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44;C02F101/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬?有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜及其制備方法和應(yīng)用，該混合基質(zhì)膜包括自具微孔聚合物，其中填充有金屬?有機(jī)分子籠狀配合物。其制備方法包括：將金屬?有機(jī)分子籠狀配合物和自具微孔聚合物分別溶解到有機(jī)溶劑中，得到金屬?有機(jī)分子籠狀配合物溶液和自具微孔聚合物溶液；將上述兩種溶液混合，超聲，攪拌，得到混合基質(zhì)膜筑膜液；將混合基質(zhì)膜筑膜液制成金屬?有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜。本發(fā)明金屬?有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜具有水通量大、目標(biāo)污染物截留率高、抗污染性能好等優(yōu)點(diǎn)，是一種分離性能好的新型薄膜材料，可廣泛用于水相分離中，能夠?qū)崿F(xiàn)水相中目標(biāo)污染物的有效分離，使用價(jià)值高，應(yīng)用前景好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域與污染物處理領(lǐng)域，涉及一種金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

混合基質(zhì)膜(mixed matrix membranes，MMMs)是一種由有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料混合的雜化膜。現(xiàn)有的金屬-有機(jī)框架混合基質(zhì)膜以金屬-有機(jī)框架(MOFs)材料為無(wú)機(jī)材料，以自具微孔聚合物(PIMs)為有機(jī)材料，通過(guò)將金屬-有機(jī)框架材料填充到自具微孔聚合物中復(fù)合而得，如自具微孔聚合物/氨基修飾MOF混合基質(zhì)膜(MIL-101(Cr)-NH₂/PIM-1、UIO-66-NH₂/PIM-1)，然而，該現(xiàn)有混合基質(zhì)膜存在以下缺陷：界面相容性差、成膜均勻性差、形貌不規(guī)整、表面粗糙度高等；而造成上述缺陷的原因在于：(1)現(xiàn)有用于制備混合基質(zhì)膜的金屬-有機(jī)框架材料幾乎不溶于有機(jī)溶劑，這使得金屬-有機(jī)框架材料只能以顆粒狀形式分散于有機(jī)溶劑中，無(wú)法以分子結(jié)構(gòu)存在于有機(jī)溶劑中，因而將顆粒狀金屬-有機(jī)框架材料作為添加物用于自具微孔聚合物進(jìn)行復(fù)合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致金屬-有機(jī)框架材料與自具微孔聚合物的界面相容性變差、金屬-有機(jī)框架材料與自具微孔聚合物的接觸面積變小、難以增加金屬-有機(jī)框架材料的添加量，最終使得所形成的混合基質(zhì)膜存在界面相容性差、成膜均勻性差、形貌不規(guī)整、表面粗糙度高等缺陷；(2)金屬-有機(jī)框架材料易團(tuán)聚，容易形成大顆粒材料，因而將顆粒更大的金屬-有機(jī)框架材料作為添加物時(shí)，會(huì)進(jìn)一步降低金屬-有機(jī)框架材料與自具微孔聚合物的界面相容性，會(huì)進(jìn)一步降低金屬-有機(jī)框架材料與自具微孔聚合物的接觸面積小，會(huì)進(jìn)一步降低金屬-有機(jī)框架材料的添加量。另外，上述現(xiàn)有混合基質(zhì)膜中存在的缺陷，最終使得混合基質(zhì)膜仍然存在水通量低、目標(biāo)污染物截留率低、抗污染性能差等缺陷，從而會(huì)嚴(yán)重降低混合基質(zhì)膜的分離性能，這嚴(yán)重限制了混合基質(zhì)膜的廣泛應(yīng)用。因此，獲得一種分離性能好的金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜，對(duì)于提高膜分離技術(shù)的應(yīng)用范圍(如水相分離)具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分離性能好的金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜及其制備方法和應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜，所述金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜包括自具微孔聚合物，所述自具微孔聚合物中填充有金屬-有機(jī)分子籠狀配合物。

上述的金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜，進(jìn)一步改進(jìn)的，所述金屬-有機(jī)分子籠狀配合物為UMOP-1-NH₂、UMOP-1、Zr-T-3中的至少一種。

上述的金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜，進(jìn)一步改進(jìn)的，所述自具微孔聚合物為PIM-1。

上述的金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜，進(jìn)一步改進(jìn)的，所述金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜中金屬-有機(jī)分子籠狀配合物的填充量為0.5wt％。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種上述的金屬-有機(jī)分子籠狀配合物混合基質(zhì)膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、將金屬-有機(jī)分子籠狀配合物和自具微孔聚合物分別溶解到有機(jī)溶劑中，得到金屬-有機(jī)分子籠狀配合物溶液和自具微孔聚合物溶液；