本发明专利技术公开了一种UiO‑66复合膜材料的制备方法，属于复合膜材料的技术领域；该方法用聚多巴胺包覆UiO‑66使MOFs与聚合物之间相容性更好；该方法将UiO‑66用聚多巴胺包覆，然后将聚多巴胺包覆后的MOFs材料分散在N,N‑二甲基乙酰胺中超声，配置聚偏氟乙烯的铸膜液，铸膜液离心脱泡后在玻璃板上刮膜，放入N,N‑二甲基乙酰胺溶液通过相转化成膜；本发明专利技术用UiO‑66制备聚偏氟乙烯的超滤平板膜材料，该复合膜材料具有高的水通量，抗污染性能好，耐压能力强等优势。
【技术实现步骤摘要】
一种UiO-66复合膜材料的制备方法
本专利技术公开了一种UiO-66复合膜材料的制备方法，特别是一种UiO-66/PVDF复合膜材料的制备方法，属于复合膜材料的
技术介绍
膜技术是一种新型高效的分离技术，被认为是解决目前水资源、环境、能源、健康等领域重大问题的共性支撑技术之一。相比传统的分离技术，膜分离法具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、不污染环境和便于与其他技术集成等优势，被广泛应用于水处理、空气治理、工业分离、医疗健康、食品饮料纯化、锂离子电池等领域的分离过程中。膜材料是膜技术的核心，其制备方法主要包括相转化法，拉伸法、径迹蚀刻法、界面聚合法等。复合膜兼具有机材料和无机材料的优势，是实现膜材料高性能化和多功能化的有效途径。金属有机框架(MOFs)材料是由金属离子（或簇）组成的次级结构单元与有机配体合成的结构有序的多孔材料，具有高的比表面积，大的孔隙率和可调的孔道结构等优势，在气体吸附与分离、废水处理和催化等领域得到了广泛的应用。早在上世纪90年代第一类MOFs多孔材料就被合成出来，但当时的MOFs材料存在一些问题，因此科学家一直致力于研究出一些稳定性好的MOFs材料，到目前为止，已经研究出越来越多的MOFs材料。而MOFs复合膜作为一种新型的复合膜材料，其主要是由MOFs材料和有机高分子膜材料复合而成，它可以有效地规避以上两种传统膜材料的缺点，兼具良好的化学稳定性和抗污染性能。MOFs有机-无机杂化膜同时具备了MOFs材料和有机高分子膜材料的优势，因此得到了研究者的广泛关注。
技术实现思路
针对MOFs膜分散性不好，MOFs材料在水中稳定性差等问题，专利技术提供了一种UiO-66复合膜材料的制备方法，本专利技术选择UiO-66可以有效地改善膜的水稳定性，再将UiO-66用PDA包覆可以有效解决MOFs材料的分散性问题；因此，合成的MOFs复合膜材料具有高的水通量，抗污染性能好，耐压能力强等优势。本专利技术UiO-66复合膜材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将四氯化锆和对苯二甲酸溶解于N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的混合液中，超声搅拌5~30min，得到混合溶液；将混合溶液转入反应釜中，在100~120℃反应12~24h；待反应釜冷却到室温后，过滤得到粉末；将粉末依次用N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮洗涤三次，再用甲醇洗涤三次，过滤后真空干燥，得到金属有机骨架材料UiO-66；（2）将步骤（1）金属有机骨架材料UiO-66分散于pH=8~8.5的三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，超声震荡，然后加入多巴胺，室温下搅拌18~36小时，离心水洗3~4次后，冷冻干燥，得到UiO-66@PDA材料，其中金属有机骨架材料UiO-66与多巴胺的质量比为2~6:1；（3）将UiO-66@PDA材料分散在N,N-二甲基乙酰胺中超声30~60min，在分散液中添加聚偏氟乙烯制得铸膜液，然后在60~80℃下搅拌12~24小时；铸膜液离心脱泡后在玻璃板上刮膜，将玻璃板放入质量浓度40~60%的N,N-二甲基乙酰胺溶液中进行相转化成膜，最后取下膜用去离子水浸泡24小时，每8小时换一次水，即得UiO-66复合膜材料，其中聚偏氟乙烯在铸膜液中的质量浓度为10~15%。所述步骤（1）四氯化锆和对苯二甲酸的摩尔比为1:（2~4）。所述N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的体积比为（3~6）:4。所述每0.5mmol四氯化锆用30mL以上的N,N'-二甲基甲酰胺溶解。所述步骤（1）中超声搅拌温度不超过40℃。所述步骤（1）中真空干燥是在65~100℃下真空干燥12~24h。所述步骤（3）中UiO-66@PDA材料的添加量为PVDF质量的5~25%。所述步骤（3）中相转化凝固浴温度为40~60℃，转化时间0.5~1h。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术制备的UiO-66复合膜材料具有高的水通量，抗污染性能好，耐压能力强的特点；（2）本专利技术制备的UiO-66复合膜材料具有可重复利用的特点；（3）本专利技术所制备的UiO-66复合膜材料具有工艺简单、成本低的特点。附图说明图1为实施例1的UiO-66复合膜材料的断面SEM图；图2为实施例1、2、3中的UiO-66复合膜材料的水通量测试结果。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1：本UiO-66复合膜材料的制备方法，具体步骤为：（1）将四氯化锆和对苯二甲酸溶解于N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的混合液中（N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的体积比为5:4），25℃超声搅拌10min，得到混合溶液；将混合溶液转入反应釜中，在120℃反应12h；待反应釜冷却到室温后，过滤得到粉末；将粉末依次用N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮洗涤三次，再用甲醇洗涤三次，过滤后100℃下真空干燥12h，得到金属有机骨架材料UiO-66，其中四氯化锆和对苯二甲酸的摩尔比为1:2；（2）将步骤（1）金属有机骨架材料UiO-66分散于pH=8.5的三羟甲基氨基甲烷（Tris）缓冲液中，超声震荡，然后加入多巴胺，室温下搅拌24小时，离心水洗3次后，冷冻干燥，得到UiO-66@PDA材料，其中金属有机骨架材料UiO-66与多巴胺的质量比为4:1；（3）将UiO-66@PDA材料分散在N,N-二甲基乙酰胺中超声30min，在分散液中添加PVDF制得铸膜液，然后在60℃下搅拌24小时；铸膜液离心脱泡后在玻璃板上刮膜，将玻璃板放入质量浓度50%的N,N-二甲基乙酰胺溶液中在50℃进行相转化成膜（0.5h），最后取下膜用去离子水浸泡24小时，每8小时换一次水，即得UiO-66复合膜材料，其中PVDF在铸膜液中的质量浓度为15%，UiO-66@PDA材料的添加量为PVDF质量的5%，UiO-66复合膜材料的断面SEM图如图1所示，图中可以看出膜孔结构属于海绵状孔，具有很好的抗压能力；通过死端过滤的超滤杯做了UiO-66复合膜材料的水通量测试，将膜安装在超滤杯中测试水通量，结果如图2所示，从中可以看出通过UiO-66改性后的复合膜水通量为266.8L/m2.h。实施例2：本UiO-66复合膜材料的制备方法，具体步骤为：（1）将四氯化锆和对苯二甲酸溶解于N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的混合液中（N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的体积比为3:4），30℃超声搅拌30min，得到混合溶液；将混合溶液转入反应釜中，在120℃反应24h；待反应釜冷却到室温后，过滤得到粉末；将粉末依次用N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮洗涤三次，再用甲醇洗涤三次，过滤后70℃下真空干燥18h，得到金属有机骨架材料UiO-66，其中四氯化锆和对苯二甲酸的摩尔比为1:3；（2）将步骤（1）金属有机骨架材料UiO-66分散于pH=8的三羟甲基氨基甲烷（Tris）缓冲液中，超声震荡，然后加入多巴胺，室温下搅拌18小时，离心水洗3次后，冷冻干燥，得到UiO-66@PDA材料，其中金属有机骨架材料UiO-66与多巴胺的质量比为3:1；（3）将UiO-66@PDA材料分散在N,N-二甲基乙酰胺中超声40min，在分散液中添加PVDF制得铸膜液，然后在70℃下搅拌15小时；铸膜液离心脱泡后在玻璃板上刮膜，将玻璃板放入质量浓度40%的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种UiO‑66复合膜材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将四氯化锆和对苯二甲酸溶解于N,N’‑二甲基甲酰胺和冰乙酸的混合液中，超声搅拌5~30min，得到混合溶液；将混合溶液转入反应釜中，在100~120℃反应12~24h；待反应釜冷却到室温后，过滤得到粉末；将粉末依次用N,N’‑二甲基甲酰胺和丙酮洗涤三次，再用甲醇洗涤三次，过滤后真空干燥，得到金属有机骨架材料UiO‑66；（2）将步骤（1）金属有机骨架材料UiO‑66分散于pH=8~8.5的三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，超声震荡，然后加入多巴胺，室温下搅拌18~36小时，离心水洗3~4次后，冷冻干燥，得到UiO‑66@PDA材料，其中金属有机骨架材料UiO‑66与多巴胺的质量比为2~6:1；（3）将UiO‑66@PDA材料分散在N,N‑二甲基乙酰胺中超声30~60 min，在分散液中添加聚偏氟乙烯制得铸膜液，然后在60~80℃下搅拌12~24小时；铸膜液离心脱泡后在玻璃板上刮膜，将玻璃板放入质量浓度40~60 %的 N,N‑二甲基乙酰胺溶液中进行相转化成膜，最后取下膜用去离子水浸泡24小时，每8小时换一次水，即得UiO‑66复合膜材料，其中聚偏氟乙烯在铸膜液中的质量浓度为10~15%。...
【技术特征摘要】
1.一种UiO-66复合膜材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将四氯化锆和对苯二甲酸溶解于N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的混合液中，超声搅拌5~30min，得到混合溶液；将混合溶液转入反应釜中，在100~120℃反应12~24h；待反应釜冷却到室温后，过滤得到粉末；将粉末依次用N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮洗涤三次，再用甲醇洗涤三次，过滤后真空干燥，得到金属有机骨架材料UiO-66；（2）将步骤（1）金属有机骨架材料UiO-66分散于pH=8~8.5的三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，超声震荡，然后加入多巴胺，室温下搅拌18~36小时，离心水洗3~4次后，冷冻干燥，得到UiO-66@PDA材料，其中金属有机骨架材料UiO-66与多巴胺的质量比为2~6:1；（3）将UiO-66@PDA材料分散在N,N-二甲基乙酰胺中超声30~60min，在分散液中添加聚偏氟乙烯制得铸膜液，然后在60~80℃下搅拌12~24小时；铸膜液离心脱泡后在玻璃板上刮膜，将玻璃板放入质量浓度40~60%的N,N-二甲基乙酰胺溶液中...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤立红，周玲玲，宁平，李凯，金旭，张秀英，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53
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