[發明專利]一種用于CO2

有效

• 申請號: 202110239249.8
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112934011B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 張飛;張瑜平;曾君;王約英;黃琳;桂田;陳祥樹
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: B01D71/80
• 分類號: B01D71/80;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D53/22;B01D53/02
• 代理公司: 南昌賢達專利代理事務所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

本發明涉及膜材料制備與應用技術領域，提供了一種用于CO₂分離的膜材料及其制備方法。制備方法包括：以金屬有機框架材料MAF?66([Zn(atz)₂],Hatz為3?氨基?1，2，4?三氮唑)為填充物，以聚醚嵌段酰胺Pebax為連續相，制備得到混合基質膜材料。與純高分子膜相比，本發明制備的混合基質膜材料對CO₂的選擇性有較大提高。

技術領域

本發明涉及膜材料制備與應用技術領域，尤其涉及一種用于CO₂分離的膜材料及制備方法。

專業術語：Pebax指聚醚嵌段酰胺，Hatz指3-氨基-1, 2, 4-三氮唑，dia骨架指一種類沸石金屬多氮唑骨架。

背景技術

化工過程中關于天然氣、高爐氣和生物沼氣中的CO₂脫除問題。傳統的脫除方法包括冷凍分離法、變壓吸附法和化學吸收法（Int J Hydrogen Energ, 38 (2013) 14495-14504）。這些傳統分離技術的共同點是都需要巨大的能耗，高能耗導致運行成本居高不下。膜分離技術作為一項新型的分離技術，具有成本低、能耗低、分離效率高、綠色環保和裝置簡單，易于放大操作等優點，在CO₂的分離和捕獲上具有良好的應用前景。

目前報道的應用于氣體分離的膜材料主要包括無機膜（J Membrane Sci, 2019,236-242）、有機膜（Chemical Communications, 2013, 49, 2780-2782.）和雜化膜（Separation and Purification Technology, 2019, 214, 87-94.）三大類?；旌匣|膜(Mixed Matrix Membrane: MMM) 是基于“溶解擴散機制”和“促進傳遞機制”實現目標氣體分離的一種無機—有機雜化膜（Chemical Engineering and Technology, 2013, 36,717-727），以連續的高分子相為膜的基質，分散的無機物作為填充物，這種方式可以實現高分子膜和無機膜兩者的優點結合，克服了無機膜難加工、難成膜的缺點，同時隨著無機填充物的加入可有效改善高分子膜的“trade-off”效應，大大提高了高分子膜的氣體分離性能?；旌匣|膜是最有希望實現大規模應用的膜材料之一。目前，關于MMM膜研究的首要目標仍然是提高膜的分離選擇性和膜的滲透通量。

MAF-66[ Zn(atz)₂ ]為以3-氨基-1, 2, 4-三氮唑（Hatz）有機物為配體，與過渡金屬Zn構筑的三維類沸石金屬多氮唑骨架，atz^-作為咪唑酸鹽型配體，連接四面體Zn(II)離子，形成dia骨架。由于配體上非配位N的含量增加，MAF-66對CO₂的吸附性能有明顯提高。但目前未見將MAF-66材料引入到膜分離中的報道，將MAF-66材料制成膜仍是一大難題，膜層容易存在晶間缺陷和針孔。以MAF-66為填料的混合基質膜，還未見報道。

發明內容

本發明旨在至少克服上述現有技術的缺點與不足其中之一，提出一種以MAF-66為填料的混合基質膜，用以提高膜對CO₂的選擇性，具有較大的應用前景。本發明目的基于以下技術方案實現：

本發明目的第一方面，提供了一種用于CO₂分離的膜材料，所述膜材料為由MAF-66納米顆粒和Pebax混合組成的MAF-66/Pebax混合基質膜。

優選地，所述混合基質膜中MAF-66納米顆粒的質量百分含量為1%~30%。

本發明目的第二方面，提供了一種用于CO₂分離的膜材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、納米顆粒MAF-66的制備：將3-氨基-1,2,4-三氮唑配體溶液與鋅源溶液混合攪拌均勻，加入表面活性劑，經溶劑熱反應后干燥得到MAF-66納米顆粒；