一种MOFs与聚合物双连续的混合基质膜的制备方法技术

本发明专利技术属于气体膜分离技术领域，提供了一种MOFs与聚合物双连续的混合基质膜的制备方法。将无机金属盐颗粒添加至电纺聚合物中进行静电纺丝，随后煅烧转化为金属氧化物纤维，再以氧化物纳米纤维为自牺牲模板，通过“配位—复制”原位生长MOFs，维持模板溶解和MOFs成核之间的平衡，将金属氧化物纳米纤维垫转化为MOFs纳米纤维垫。将低分子量的功能小分子原位聚合到MOFs纳米纤维的空隙中，以构建致密的高透气性MOFs/PDA混合基质气体分离膜。MOFs/PDA可以提供低阻快速的传递路径，实现对气体分子的选择性筛分，所制备的气体分离膜具有高渗透性，高选择性以及高机械强度的特点使得该膜的应用前景更为广泛。应用前景更为广泛。应用前景更为广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种MOFs与聚合物双连续的混合基质膜的制备方法


[0001]本专利技术属于气体膜分离
，主要是设计一种MOFs和聚合物双连续的混合基质膜，构建气体分子传递的长程连续低阻通道，提高混合基质膜的气体渗透性。

技术介绍

[0002]膜分离技术是应用于工业生产的一种新型高效的分离技术，与传统的分离方法相比，具有效率高、易耦合等优点，它在分离过程中所需操作能量相对较低，是一种很有竞争力的分离方法，备受关注，其核心是制备具有高分离性能的分离膜材料。
[0003]常规聚合物膜材料存在明显的“trade
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off”现象，渗透性和选择性无法兼顾；而无机膜通常分离性能好，稳定性高，但是造价昂贵。因此，在气体分离领域，提出了混合基质膜这一概念，它是两种类型之间的一种合理的折衷。无机填料提供额外的气体吸附位点和优先扩散路径，在理论上可以同时实现高渗透性和高选择性。金属有机骨架化合物(MOFs)是一类由金属离子和有机配体通过配位自组装形成的具有多孔结构的无机—有机杂化材料，是一种制备混合基质膜的新型填料，其具有发达的孔结构、比表面积高、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOFs与聚合物双连续的混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)采用静电纺丝技术制备MOFs纳米纤维垫将无机金属盐颗粒添加至N,N
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二甲基甲酰胺中，搅拌并水浴超声使无机金属盐颗粒完全分散在N,N
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二甲基甲酰胺中；再向上述反应体系中添加聚丙烯腈，控制无机金属盐与聚丙烯腈的质量比为1:1，常温搅拌至聚丙烯腈完全溶解得到纺丝溶液；之后采用静电纺丝工艺得到掺杂金属盐的纳米复合纤维；将纳米复合纤维进行真空干燥以去除残留溶剂后放于马弗炉中，在500℃高温条件下煅烧3h，得到金属氧化物纤维垫；随后以金属氧化物纤维垫为自牺牲模板，在110℃条件下进行水热反应5h，利用“配位—复制”来原位生长MOFs，将金属氧化物纳米纤维垫转化为MOFs纳米纤维垫；(2)制备MOFs与聚合物双连续的混合基质膜利用多巴胺作为填充聚合物小分子：先将MOFs纳米纤维垫置于浓度为1
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3g/L的多巴胺溶液中，用Tris
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HCl缓冲溶液调节PH为8.5
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9.0，室温放置24h，取出后用去离子水和乙醇充分振荡清洗；更换盐酸多巴胺溶液，多次重复浸泡，保证多巴胺小分子在MOFs纳米纤维垫充分聚合，得到MOFs/PDA复合纤维，随后真空干燥以保证去除挥发性溶剂，得到完全聚合的MOFs/PDA复合纤维气体分离膜；利用聚乙二醇二丙烯酸酯作为填充聚合物小分子：向聚乙二醇二丙烯酸酯中加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文姬，李子恒，贺高红，代岩，阮雪华，焉晓明，李祥村，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：