[發明專利]金屬有機框架和共價有機框架復合膜及制備和應用

有效

• 申請號: 202110694434.6
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113713634B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 姜忠義;吳洪;劉玉濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D71/72;B01D67/00;B01D53/22;C08G83/00;C08G12/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種金屬有機框架和共價有機框架復合膜，其特征在于，該復合膜通過共沉積ZIF-8與二維陽離子的EBCOF納米片制備，所述的EBCOF納米片是由溴化乙錠和三醛基間苯三酚聚合而成的共價有機框架納米片；所述的ZIF-8在基膜上生長同時，所述的EBCOF納米片也沉積在該基膜上，并且誘導ZIF-8在該EBCOF納米片上快速生長，從而形成金屬有機框架和共價有機框架復合膜，記為MOF-COF復合膜，該MOF-COF復合膜厚度為340-580nm；其中，所述的EBCOF納米片由界面聚合法制備，所述的共沉積是由水相電沉積與電泳沉積相結合的方式。

2.一種如權利要求1所述的金屬有機框架和共價有機框架復合膜的制備方法，其特征在于，首先，以三醛基間苯三酚和溴化乙錠為單體，通過界面聚合法制備所述的EBCOF納米片；然后，將上述的EBCOF納米片加入到2-甲基咪唑和Zn離子的ZIF-8前驅體溶液中，作為MOF-COF共沉積溶液；將噴鉑的陽極氧化鋁基膜浸入到所述的共沉積溶液中作為陰極，在恒定電流下進行沉積，經去離子水和甲醇洗滌干燥后得到MOF-COF復合膜。

3.根據權利要求2所述的金屬有機框架和共價有機框架復合膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟一、界面聚合法制備EBCOF納米片：

將三醛基間苯三酚溶解在二氯甲烷中配制摩爾濃度為0.77mM的溶液，然后在該溶液液面加入相對體積為8/13的去離子水作為緩沖層；配制含有1.1mM的溴化乙錠和2.3mM的對甲苯磺酸的水溶液，將水溶液緩慢加入到水相緩沖層的頂部，其中，加入的水溶液與二氯甲烷的體積比為1:1；該系統在無擾動的條件下于30℃保持10天；收集在界面處形成的二維片，經去離子水透析3天，得到二維陽離子的EBCOF納米片；

步驟二、共沉積法制備MOF-COF復合膜：

以陽極氧化鋁作為基膜，用離子濺射儀對基膜表面進行噴鉑處理；

配制MOF-COF共沉積溶液：配制摩爾濃度為1M的2-甲基咪唑水溶液，然后加入相對2-甲基咪唑質量為4×10^-5～3×10^-4的所述EBCOF納米片，超聲分散，所得溶液記為溶液A；配制摩爾濃度為0.083M的Zn(CH₃COO)₂·2H₂O水溶液，記為溶液B；按照體積比為5：1將溶液A和溶液B混合，攪拌均勻形成用于陰極沉積的MOF-COF共沉積溶液；

將噴鉑處理后的基膜作為陰極，碳紙作為陽極，浸入到上述的MOF-COF共沉積溶液中，在0.13mAcm^-2的電流密度下，沉積1h；將合成所得的復合膜用去離子水和甲醇充分浸洗，然后置于室溫條件下干燥，所得即為MOF-COF復合膜。

4.一種按權利要求1所述的金屬有機框架和共價有機框架復合膜或按權利要求2或3所述的制備方法制得的金屬有機框架和共價有機框架復合膜的應用，其特征在于，用于C₃H₆/C₃H₈體系分離，在25℃、原料氣壓力1bar條件下，C₃H₆滲透速率為95～168GPU，C₃H₆/C₃H₈選擇性為114～203。