一种高负载ZIF-67膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及膜材料技术领域，尤其涉及一种高负载ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种高负载ZIF
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67膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料
，尤其涉及一种高负载ZIF
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67膜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着人类社会科技进步以及工业飞速发展，能源消耗日益增长，导致化石燃料资源日趋匮乏，化石燃料的过度燃烧也造成了严重的温室效应和全球气候变暖等环境问题，解决能源短缺和环境污染一直是时代的主题。核能作为一种新型清洁能源，被认为是替代化石能源的最优能源。铀是核裂变反应堆中最主要的染料，然而全球可开发性矿石铀资源十分有限，仅是海水中的铀储量的千分之一。目前，我国的铀矿生产已经无法满足需求，70％以上需要进口。因此，开发高效、经济的海水提铀技术，具有重要意义。
[0003]海水提铀技术主要包括液相萃取法、化学沉淀法、离子交换法、电化学法、活性微生物富集法等。当前海水提铀的研究方向主要集中在开发高效铀吸附材料上。铀吸附材料包含无机吸附剂、有机吸附剂和金属有机框架等。其中，聚合物吸附剂由于物化稳定性好的优点被公认为是最有希望可以大规模放置和应用的材料之一。目前，许多国家对此类吸附材料进行了研究。如Egawa等人用羟胺处理聚丙烯腈珠粒，形成了偕胺肟官能化的聚合物吸附剂，该吸附剂在连续接触海水130天后吸附容量达到了450μg/g，并在10次循环中平均回收了82.9％的铀。Tamada等人使用辐射诱导接枝(RIGP)聚偕胺肟的聚丙烯纤维用于吸附铀。柴之芳等人通过在金属有机框架材料MIL
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101中的开发金属位点上引入有机官能团使其氨基官能化，从而实现选择性吸附铀。大量研究表明，海水提铀吸附材料的应用需要满足以下几个特点：吸附容量大、吸附速率快、铀酰离子选择性高、良好的耐用性、易洗脱。然而，聚合物吸附剂目前存在着吸附速度慢的问题，大大增加了提铀的时间和成本，同时，铀吸附性能有待于提高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种高负载ZIF
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67膜材料及其制备方法，本专利技术制备的高负载ZIF
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67膜材料的铀吸附性能较优。
[0005]本专利技术提供了一种高负载ZIF
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67膜材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]A)采用共辐射接枝的方法在高分子基底材料表面接枝马来酸酐，得到接枝马来酸酐的高分子基底材料；
[0007]B)将金属盐、有机配体、溶剂和接枝马来酸酐的高分子基底材料混合，在15～40℃进行反应，得到高负载ZIF
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67膜；
[0008]所述金属盐为钴盐；
[0009]所述溶剂包括甲醇或水。
[0010]优选的，所述高分子基底材料为高分子无纺布或高分子多孔膜；
[0011]所述高分子基底材料的材质包括UHMWPE、PP、PET、PTEF和PI中的至少一种。
[0012]优选的，所述共辐射接枝的辐射源包括钴60源或电子加速器；
[0013]所述共辐射接枝的辐射剂量为5～100kGy，辐射剂量率为0.3～5kGy/h；
[0014]所述共辐射接枝在室温下进行。
[0015]优选的，采用共辐射接枝的方法在高分子基底材料表面接枝马来酸酐包括：
[0016]在密封容器中，将马来酸酐的四氢呋喃溶液没过高分子基底材料，密封后，放入辐射源中，进行共辐射接枝；
[0017]接枝完成后，高分子基底材料表面马来酸酐的接枝量为25～40nmol/cm2。
[0018]优选的，所述有机配体的结构如式Ⅰ所示；
[0019][0020]式Ⅰ中，X选自甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基、乙烯基或酯基。
[0021]优选的，所述金属盐和有机配体的摩尔比为1～1.5：1～2。
[0022]优选的，所述金属盐和有机配体的摩尔总量与所述接枝马来酸酐的高分子基底材料的表面积之比为40～60μmol/cm2。
[0023]优选的，所述反应的压力为1～1.5atm，时间为6～48h。
[0024]本专利技术还提供了一种上文所述的制备方法制得的高负载ZIF
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67膜材料。
[0025]本专利技术提供了一种高负载ZIF
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67膜材料的制备方法，包括以下步骤：A)采用共辐射接枝的方法在高分子基底材料表面接枝马来酸酐，得到接枝马来酸酐的高分子基底材料；B)将金属盐、有机配体、溶剂和接枝马来酸酐的高分子基底材料混合，在15～40℃进行反应，得到高负载ZIF
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67膜；所述金属盐为钴盐；所述溶剂包括甲醇或水。本专利技术提供的高负载ZIF
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67膜材料可以用于海水提铀，在海水提铀过程中，咪唑基团可以与铀酰离子发生络合，同时，钴对铀酰离子有亲和作用，有助于高负载ZIF
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67膜材料对铀的吸附。实验结果表明，本专利技术提供的高负载ZIF
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67膜材料可在极低的铀浓度下(≤3.3ppb)，通过2次循环过滤将溶液中的铀清除91.8％以上，不但实现了快速高选择性提铀，并且膜材料易回收和后处理，耐用性良好，因此本专利技术所提出的超快海水提铀用高负载ZIF
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67膜材料具有良好的应用前景。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的实施例2的高负载ZIF
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67膜的SEM图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本专利技术提供了一种高负载ZIF
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67膜材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029]A)采用共辐射接枝的方法在高分子基底材料表面接枝马来酸酐，得到接枝马来酸酐的高分子基底材料；
[0030]B)将金属盐、有机配体、溶剂和接枝马来酸酐的高分子基底材料混合，在15～40℃
进行反应，得到高负载ZIF
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67膜；
[0031]所述金属盐为钴盐；
[0032]所述溶剂包括甲醇或水。
[0033]本专利技术先采用共辐射接枝的方法在高分子基底材料表面接枝马来酸酐。在本专利技术的某些实施例中，采用共辐射接枝的方法在高分子基底材料表面接枝马来酸酐包括：
[0034]在密封容器中，将马来酸酐的四氢呋喃溶液没过高分子基底材料，密封后，放入辐射源中，进行共辐射接枝。
[0035]在本专利技术的某些实施例中，将马来酸酐的四氢呋喃溶液没过高分子基底材料之前，还包括：
[0036]将高分子基底材料用丙酮超声清洗后，干燥。
[0037]本专利技术对所述超声清洗的工艺参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的超声清洗的工艺参数即可。
[0038]在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高负载ZIF
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67膜材料的制备方法，包括以下步骤：A)采用共辐射接枝的方法在高分子基底材料表面接枝马来酸酐，得到接枝马来酸酐的高分子基底材料；B)将金属盐、有机配体、溶剂和接枝马来酸酐的高分子基底材料混合，在15～40℃进行反应，得到高负载ZIF
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67膜；所述金属盐为钴盐；所述溶剂包括甲醇或水。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子基底材料为高分子无纺布或高分子多孔膜；所述高分子基底材料的材质包括UHMWPE、PP、PET、PTEF和PI中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共辐射接枝的辐射源包括钴60源或电子加速器；所述共辐射接枝的辐射剂量为5～100kGy，辐射剂量率为0.3～5kGy/h；所述共辐射接枝在室温下进行。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用共辐射接枝的方法在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓鹏飏，张依帆，高健，魏巍，柳美华，郑春柏，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：