[發(fā)明專利]一種利用層狀金屬氫氧化物自轉(zhuǎn)化制備高取向MOF納米片式膜的方法

有效

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• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112657351B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雄福;馬暢暢;劉海鷗
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D69/12;B01D53/22
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 祝詩洋

本發(fā)明屬于MOF納米片式膜制備領(lǐng)域，公開了一種利用層狀金屬氫氧化物自轉(zhuǎn)化制備高取向MOF納米片式膜的方法。即先在載體表面引入一薄層二維Co(OH)₂納米片層，然后自轉(zhuǎn)化獲得高取向Co₂(bIm)₄納米片式膜。二維Co(OH)₂納米片本身具有二維超薄結(jié)構(gòu)，可以平鋪在載體表面，在不加任何外力輔助的情況下，大大有利于控制二維膜的取向生長，從而在含有結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑的配體合成液中可以解離出Co²⁺，并進一步與配體結(jié)合生成高取向Co₂(bIm)₄納米片式膜。該簡單制備方法可擴展到其它二維膜的制備，開辟了制備高度取向的超薄二維納米MOF膜的新途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于MOF納米片式膜制備領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種利用層狀金屬氫氧化物自轉(zhuǎn)化制備高取向MOF納米片式膜的方法。提供了一種制備高取向MOF納米片式膜的新途徑。

背景技術(shù)

混合物的分離在化學(xué)行業(yè)中至關(guān)重要，但在整個工業(yè)用能中，分離過程能耗占到40％以上。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜分離由于具有較高的分離效果、低能耗以及環(huán)境友好等特點受到廣泛關(guān)注，但是膜的滲透性和選擇性通常會相互制約，即受到羅伯遜上限的限制。然而，開發(fā)高滲透性以及高選擇性的膜層受到了傳統(tǒng)膜材料的制約以及制膜方法的局限性。

近年來，厚度僅為一到幾個原子的超薄二維材料的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)及研究水平的不斷提高，高選擇性和高通量的二維材料正迅速成為制備高性能分離膜的理想材料，其在超濾、納濾、反滲透、滲透汽化和氣體分離等各種膜分離過程中表現(xiàn)出非凡的分離性能。與傳統(tǒng)三維膜材料不同的是，由二維材料設(shè)計制備的分離膜具有超薄的特性，可以實現(xiàn)最小的傳輸阻力和最大的滲透通量。通過對二維材料的層間距離和納米孔徑的合理調(diào)節(jié)和精確控制，有選擇的使液體、氣體、離子和其他物種快速通過，實現(xiàn)高性能的分離。因此超薄的二維多孔納米片式膜具有超高的滲透性以及出色的選擇性，有望突破羅伯遜上限，是分離膜的理想結(jié)構(gòu)，是未來膜分離領(lǐng)域最有前景性和挑戰(zhàn)性的研究課題。