[發明專利]一種MOF基混合基質膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110743363.4
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113318605B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 薛立新;虞航;李士洋;萇現;白超杰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/14;B01D71/72;B01D71/06
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

本發明公開了一種MOF基混合基質膜及其制備方法，配體溶解在溶劑中，形成分散均勻的分散液；在分散液中添加高聚物得到鑄膜液；將鑄膜液涂布于無紡布上，再通過在含鋅離子的水溶液中進行相轉化，相轉化將膜烘干得到MOF基混合基質膜。本發明制備的MOF基混合基質膜具有高滲透性和高選擇性以及MOF的高均勻性，主要應用于有機染料回收，水處理技術，氣體分離，化工環保領域。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體屬于分離膜領域，涉及一種MOF基混合基質膜及其制備方法。

背景技術

金屬有機骨架材料作為一種新型多孔晶體材料，在分子混合物的高效膜分離中顯示出巨大的潛力，具有高滲透性和高選擇性。與無定形多孔材料相比，金屬有機骨架的優勢在于其明確的孔徑、可控的化學功能和多種多樣的結構。因此，在過去的15年中，金屬有機骨架材料受到了越來越多的關注，因為已經成功地制備了大量的一維、二維和三維納米多孔膜材料，并將其應用于許多領域。膜分離技術，由于其連續操作、低能耗和成本效益而獲得了越來越多的認可。多孔有機聚合物通常使用多孔無機材料作為復合添加劑。

盡管有這些優點，但無機添加劑如MOF材料層和聚合物載體之間的弱粘附通常會導致裂縫，從而降低膜的性能。由于難以控制基底表面無機添加劑的成核過程，通常必須使用厚的多孔膜來獲得連續的多孔膜層。通過共混合原位生長的方法，可以在不同應用的基底上制備混合基質分離膜。然而，無機納米粒子的自聚及分散不均勻仍然是一個重大挑戰。因此，我們考慮了一種新的策略，在鑄膜液中加入合成某種MOF所需的配體，再在凝固浴中加入金屬離子，通過邊相轉化，邊原位生長的方式來合成MOF基混合基質膜的方法，以避免無機納米粒子的自聚及分散不均勻。

就目前而言，MOF基混合基質膜大多采用兩種方法：1、直接在鑄膜液中添加事先合成好的MOF納米粒子，再相轉化成膜；2、在鑄膜液中原位生長MOF顆粒，再相轉化成膜。這種膜存在以下缺點：1、對于兩種方法MOF在膜中都不能很好的均勻分散，造成了膜的性能的不穩定；2、MOF顆粒容易團聚；3、尤其是第一種，由于MOF顆粒不易溶于鑄膜液，導致MOF顆粒和膜結合并不牢固。

發明內容

本發明的目的是克服目前存在的不足，提供一種MOF基混合基質膜及其制備方法。

為此，本發明的技術方案是：一種MOF基混合基質膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)配體溶解在溶劑中，配體選自苯并咪唑，二甲基咪唑，咪唑-2-甲醛的一種或多種，溶劑選自2-甲基吡咯烷酮，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基亞砜，磷酸三乙酯的一種或多種，兩者質量比為1～5：78～92，攪拌加熱至形成分散均勻的分散液；

(2)在步驟(1)得到的分散液中添加高聚物，高聚物選自聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或多種得到鑄膜液，在步驟(1)中的配體與高聚物的質量比為1～5：9～18，加熱攪拌至完全溶解，得到鑄膜液；

(3)將步驟(2)得到的鑄膜液涂布于無紡布上，再通過在含鋅離子的水溶液中進行相轉化，鋅離子可以來自于六水合硝酸鋅，四水合硝酸鋅，醋酸鋅，氯化鋅的一種或多種，溶液濃度在0.005～0.16mol/L之間，相轉化1-5h后，將膜烘干得到以邊相轉化邊原位生成MOF基為方法的混合基質膜。

本發明的另一技術方案是通過上述方法制得的MOF基混合基質膜。

本發明制備的MOF基混合基質膜具有高滲透性和高選擇性以及MOF的高均勻性，主要應用于有機染料回收，水處理技術，氣體分離，化工環保領域。

具體實施方式

以下通過實施例對本發明所述一種新型MOF基混合基質膜制備方法作進一步的闡述。應理解，下面的實施例只是作為具體說明，而不限制本發明的范圍，同時本領域的技術人員根據本發明所做的顯而易見的改變和修飾也包含在本發明范圍之內。

實施例1