The invention belongs to the field of membrane preparation, in particular to a highly oriented metal organic framework (MOF) molecular sieve membrane and its preparation method and application. The film obtained by ordered arrays of halloysite nanotubes layer construction, PAN surface modified halloysite nanotubes grown in MOF molecular MOF seed, the homoepitaxial growth of construction highly directional sieve membrane process. The highly oriented metal organic framework molecular sieve membrane of the invention has high quality and high width ratio microstructure and vertically oriented molecular sieve layer, which provides a high-speed barrier free molecular delivery channel, and effectively improves the carbon dioxide capture performance of the MOF film.
【技术实现步骤摘要】
高度定向金属有机骨架分子筛膜及其制备方法和应用
本专利技术属于膜制备
,特别涉及一种高度定向金属有机骨架(MOF)分子筛膜及其制备方法和应用。
技术介绍
CO2是主要的温室气体,同时也是廉价、丰富的C1资源,CO2的捕集和化学转化具有重要意义。与传统的冷凝分离和吸附冷冻相比,气体膜分离技术拥有装置简单、高效节能、经济适用,且不产生二次污染等优点。目前,膜法分离被广泛运用,特别是聚合物膜,但聚合物膜易受热塑性的影响,且CO2渗透性低。基于此,金属有机骨架(MOF)分子筛膜逐渐受到人们的关注。当今,国内外研究者尽管所采用的合成方法大都沿用传统沸石分子筛膜的制备方法如原位直接成膜法和晶种涂层二次成膜法,且在膜基气体分离上已取得了不少进展,但绝大部分研究仍局限于无机载体成膜,而且膜稳定性相对差,不易放大,同时,制备兼具高选择性与高渗透性的膜仍是一大挑战。在有机多孔支撑上制备MOF分子筛膜是极具工业吸引力的,但仍面临着技术挑战。例如,AngewandteChemieInternationalEdition(2017,56(11):2965-2968)利用对金属离子具有强螯合作用的支撑聚合物构建了MOF分子筛层,并对丙烯/丙烷分离性能进行了研究。除此之外,相关文献报道,具有一定取向及高深宽比微结构的MOF往往展现出不同于各向同性的对应物的物理化学特性。但截至目前,尚未见有在多孔有机支撑表面构建高度定向的高深宽比的MOF分子筛膜的报道,对二氧化碳的捕集与纯化方面,目前研究也还处于探索阶段。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够用于二氧化碳高效捕集与纯化的高度定 ...
【技术保护点】
高度定向金属有机骨架分子筛膜的制备方法,其特征在于,步骤如下:1)将埃洛石纳米管均匀分散于聚乙烯醇或聚乙烯亚胺的水溶液中;2)将埃洛石纳米管通过蒸发诱导自组装法固定于聚丙烯腈超滤膜(PAN)表面,获得埃洛石纳米管在膜表面有序阵列排布的PAN膜;3)将MOF合成先驱液加入组装有埃洛石纳米管的PAN膜表面,获得预敷有晶种层的PAN膜;4)将MOF合成先驱液加入预敷有晶种层的PAN膜表面,制备获得高度定向金属有机骨架分子筛膜。
【技术特征摘要】
1.高度定向金属有机骨架分子筛膜的制备方法,其特征在于,步骤如下:1)将埃洛石纳米管均匀分散于聚乙烯醇或聚乙烯亚胺的水溶液中;2)将埃洛石纳米管通过蒸发诱导自组装法固定于聚丙烯腈超滤膜(PAN)表面,获得埃洛石纳米管在膜表面有序阵列排布的PAN膜;3)将MOF合成先驱液加入组装有埃洛石纳米管的PAN膜表面,获得预敷有晶种层的PAN膜;4)将MOF合成先驱液加入预敷有晶种层的PAN膜表面,制备获得高度定向金属有机骨架分子筛膜。2.如权利要求1所述的高度定向金属有机骨架分子筛膜的制备方法,其特征在于,步骤1)中,先将埃洛石纳米管配制成1-40mg/mL的水溶液再与聚乙烯醇或聚乙烯亚胺的水溶液按照2:1的体积比混合,聚乙烯醇或聚乙烯亚胺的水溶液质量浓度为0.1-1%。3.如权利要求2所述的高度定向金属有机骨架分子筛膜的制备方法,其特征在于,步骤2)中,埃洛石纳米管通过蒸发诱导自组装法固定于聚丙烯腈超滤膜表面时,蒸发温度为75-90℃。4.如权利要求1所述的高度定向金属有机骨架分子筛膜的制备方法,其特征在于,步骤3)或步骤4)中,采用的MOF合成先驱液为...
【专利技术属性】
技术研发人员:张亚涛,刘金盾,李辉,张翔,
申请(专利权)人:郑州大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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