一种含MOFs混合基质中空纤维气体分离膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含金属-有机框架(MOFs)混合基质中空纤维气体分离膜的制备方法。该气体分离膜以高分子聚合物为有机连续相，加入预处理活化后的MOFs粒子，通过聚合物预先包覆粒子的混合方法配制MOFs/聚合物纺丝液，采用干-湿相转化法经牵伸一步制备出混合基质中空纤维膜。本发明专利技术中分散相MOFs材料经预处理活化保证了结构中的微孔道不被堵塞，使其具有良好的气体吸附分离性能；MOFs上的有机配体以及聚合物预先包覆粒子的混合方式提高了MOFs与聚合物的相容性；并且在牵伸作用下使MOFs在膜中分布更加均匀。

Method for preparing hollow fiber gas separation membrane containing MOFs mixed matrix

The invention relates to a method for preparing a hollow fiber gas separation membrane containing a metal organic framework (MOFs) mixed matrix. The gas separation membrane with organic polymer as the continuous phase, adding MOFs particle pretreatment after activation, the hybrid method by pre coating particle preparation of MOFs/ polymer polymer spinning solution, using dry wet phase inversion method by drafting a step prepared mixed matrix of hollow fiber membrane. The invention of dispersed phase in MOFs material pretreated activated to ensure the microporous structure can not be blocked, so it has good adsorption gas separation performance; mixed mode MOFs organic ligands and polymer particles pre coating improves the compatibility of polymer and MOFs; and in the draft under the action of MOFs distribution even in the film.

【技术实现步骤摘要】
一种含MOFs混合基质中空纤维气体分离膜的制备方法
本专利技术属于膜技术分离领域，特别涉及一种含MOFs混合基质中空纤维气体分离膜及其制备方法。本专利技术还涉及MOFs材料的制备方法。
技术介绍
气体膜分离技术由于具有过程简单、耗能低、分离效率高和对环境无污染等优点，已经受到越来越多的关注，而开发气体渗透性能好的新材料和简单有效的制膜工艺将进一步推进膜分离技术发展。不幸的是，在对潜在用作气体分离膜的高渗透性和选择性的聚合物材料测试发现，气体分离性能很难超越Robeson上限，即随着材料渗透性的增加，其选择性就会降低，反之亦然。另外，气体分离性能较好的无机膜，由于价格高和成模型差等缺点，阻碍了其在工业上的应用。为了克服聚合物膜材料所受渗透性和选择性的折衷限制，在近年来开发了混合基质膜，将无机粒子作为分散相加入到有机基质中，使两者优势互补，同时兼具气体渗透性能好和加工成型容易的特性。现已将分子筛、活性炭、碳纳米管和改性黏土颗粒等无机粒子作为分散相引入聚合物膜中，提高膜的渗透性能。但在制备混合基质膜中会遇到粒子团聚或相界面出现无选择性缺陷等问题，导致膜渗透性能不理想。美国专利US65088本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含MOFs混合基质中空纤维气体分离膜的制备方法，以聚合物为连续相、MOFs为分散相，将两者共混后纺丝制成混合基质中空纤维膜，步骤如下：1)将MOFs粒子通过聚合物预先包覆粒子的方法，配制混合均匀的纺丝液；2)纺丝液经过滤后，真空脱泡6～18h后，移至纺丝罐，在纺丝温度下静置脱泡4～12h；3)采用干‑湿相转化法，纺丝液经喷头和芯液管，牵伸后纺丝制成混合基质中空纤维膜；4)所得的膜用溶剂置换后再干燥。

【技术特征摘要】
1.一种含MOFs混合基质中空纤维气体分离膜的制备方法，以聚合物为连续相、MOFs为分散相，将两者共混后纺丝制成混合基质中空纤维膜，步骤如下：1)将MOFs粒子通过聚合物预先包覆粒子的方法，配制混合均匀的纺丝液；2)纺丝液经过滤后，真空脱泡6～18h后，移至纺丝罐，在纺丝温度下静置脱泡4～12h；3)采用干-湿相转化法，纺丝液经喷头和芯液管，牵伸后纺丝制成混合基质中空纤维膜；4)所得的膜用溶剂置换后再干燥。2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：聚合物是聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、、聚醚酰胺嵌段共聚物、聚砜、聚醚砜、聚芳醚酮等聚合物中的一种或两种以上的共混物；聚合物优选为聚醚酰亚胺。3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：MOFs为IRMOFs、MILs和ZIFs系列材料中的一种或两种以上，MILs材料较好为MIL-53或NH2-MIL-53中的一种或两种以上，MOFs材料优选为NH2-MIL-53；MOFs粒子通过扩散法、溶剂热法、辐射或超声等方法合成；MOFs粒子可进行预处理或不进行预处理，预处理方式为在140～300℃温度下真空活化8～24h。4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：配制MOFs/聚合物共混纺丝液，聚合物浓度为20～40wt％，MOFs材料在膜中的百分含量0.1～30wt％；所用极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、氯仿、四氢呋喃和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或两种以上的混合液。5.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：NH2-MIL-53由溶剂热法合成，合成反应液中铝离子与2-氨基对苯二甲酸(NH2...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹义鸣，祝海涛，康国栋，李萌，刘丹丹，周美青，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21