一种COF-F构筑的超疏水织物膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种COF

【技术实现步骤摘要】
一种COF
‑
F构筑的超疏水织物膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于油水分离膜
，具体涉及一种COF
‑
F构筑的超疏水织物膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人类生活水平的不断提高，油类消耗品的需求量也越来越大，伴随而来的油污染日益严峻。含油污水的产量大，涉及的范围广，例如石油开采、油品贮运、油轮事故、机械制造、食品加工等过程中均会产生。因此对含油污水进行油水分离，对环境保护具有重要意义。传统的分离膜具有很多局限性，例如分离效果慢、分离效果差，容易污染等问题，因此研究高效油水分离的材料迫在眉睫。
[0003]共价有机骨架（Covalent Organic Frameworks，COFs）是由有机单体通过共价键连接形成的二维或三维晶体多孔结构。因具有比表面积大、化学和热稳定性好、孔径可调、低密度，以及可功能化修饰等优点被广泛用于气体储存、光学器件、催化等各领域。近年来，COFs由于具有规整的孔道结构、合成方法多样和易于功能化修饰等优点在膜分离领域展现了极大的应用价值。但目前所报道的油水分离COF膜需要多次生长或者较高的反应温度，制备条件苛刻且耗能较高。因此开发制备过程简单，反应温和的高效油水分离COF膜具有重要的科学意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种COF
‑
F构筑的超疏水织物膜及其制备方法和应用。COF
‑
F构筑的超疏水织物膜是以织物为载体在其表面负载共价有机骨架组分；该膜的制备方法过程简单，易于操作，反应条件温和。所制备的超疏水织物膜具有良好的化学稳定性和机械稳定性，可反复多次使用，在油水分离过程中表现出高的通量和分离效率，具有良好的应用前景。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将分别带有氨基和醛基的两种共价有机骨架构筑基元溶解于有机溶剂中得到含醛基和氨基构筑基元的混合溶液；（2）将清洗后的织物完全浸渍于步骤（1）所得含醛基和氨基构筑基元的混合溶液中，均匀加入催化剂后超声，在一定温度下发生席夫碱反应，反应结束后得到具有COF
‑
F构筑的超疏水织物膜；（3）将所述步骤（2）中的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜用四氢呋喃和无水乙醇洗涤至中性后，置于60 ℃真空干燥箱内干燥。
[0006]上述制备方法中，步骤（1）中所述带有醛基的共价有机骨架构筑基元为2,3,5,6
‑
四氟对苯二醛，所述带有氨基的共价有机骨架构筑基元为1,3,5
‑
三（4
‑
氨苯基）苯；所述含醛基和氨基构筑基元的混合溶液中醛基共价有机骨架构筑基元与氨基共价有机骨架构筑
基元的物质的量之比为（2.5
‑
3.5）:2，优选3:2；有机溶剂与含醛基和氨基构筑基元的物质的量之比为（250
‑
1500）:1，优选1000:1。
[0007]上述制备方法中，步骤（1）中所述有机溶剂为包括三甲苯、二氧六环、乙腈中的一种，或几种的混合物；优选乙腈。
[0008]上述制备方法中，步骤（2）中所述织物的清洗步骤：依次用无水乙醇和去离子水洗涤数次，至于鼓风干燥箱中烘干。
[0009]上述制备方法中，步骤（2）中所述催化剂为醋酸；所述醋酸与含醛基和氨基构筑基元的混合溶液中的有机溶剂体积之比为（1
‑
10）:50，优选2:50；所述醋酸的浓度为1
‑
12 mol/L，优选12 mol/L；所述反应温度为20
‑
120 ℃，优选25 ℃；反应时间为1
‑
72 h，优选48 h。
[0010]一种上述方法制备所得的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜。
[0011]上述COF
‑
F构筑的超疏水织物膜在油水分离中的应用。
[0012]本专利技术具有以下优点：1. 本专利技术提供的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的制备过程简单，反应条件温和；所制备的超疏水织物膜具有良好的化学稳定性和机械稳定性等优点，极大拓展了COF膜的适用性。
[0013]2. 本专利技术提供的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜在油水分离过程中表现出高的通量和分离效率，可重复多次使用，具有良好的应用前景。
[0014]附图说明：图1为本专利技术所制备的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的红外光谱图。
[0015]图2为本专利技术所制备的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的扫描电镜图；A为未修饰织物膜的扫描电镜图；B为COF
‑
F修饰的织物膜的扫描电镜图。
[0016]图3为本专利技术所制备的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜上的液滴形态。A为液滴的表面形态图；B为液滴的侧面形态图。
[0017]图4为本专利技术所制备的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的水接触角图；A为未修饰织物膜的水接触角图；B为COF
‑
F修饰的织物膜的水接触角图。
[0018]图5为本专利技术所制备的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的油水分离性能图；A为分离效率和通量图；B为循环实验图。
具体实施方式
[0019]下面通过具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。但本专利技术并不限于以下实施例。本专利技术采用的原料可在市场购得，或可用本领域已知的方法合成。
[0020]实施例1一种COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将12.5 mg (0.06 mmol) 2,3,5,6
‑
四氟对苯二醛、14 mg (0.04 mmol) 1,3,5
‑
三（4
‑
氨苯基）苯均匀分散于100 mmol乙腈溶剂中，室温下超声使其分散混合均匀获得含醛基和氨基构筑基元的混合溶液；(2)将清洗后的织物完全浸渍于含醛基和氨基构筑基元的混合溶液中，均匀加入0.2 mL 12 mol/L 的醋酸，超声1 min后在25 ℃条件下静置48小时，得到COF
‑
F构筑的超疏
水织物膜。将所得COF
‑
F构筑的超疏水织物膜用四氢呋喃和无水乙醇洗涤至中性后，置于60℃真空干燥箱内干燥24 h。
[0021]对本实施例制备的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的结构表征进行检测，方法如下：（1）采用红外光谱对COF
‑
F构筑的超疏水织物膜上的官能团进行分析；（2）采用扫描电镜对COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的微观形貌进行表征；（3）采用接触角测量仪对COF
‑
F构筑的超疏水织物膜进行疏水性测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种COF
‑
F构筑的超疏水织物膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将分别带有醛基和氨基的两种共价有机骨架构筑基元溶解于有机溶剂中室温下超声分散均匀，得到含醛基和氨基构筑基元的混合溶液；（2）将清洗后的织物置于步骤（1）所得含醛基和氨基构筑基元的混合溶液中，均匀加入催化剂后超声，在一定温度下发生席夫碱反应，反应结束后得到具有COF
‑
F构筑的超疏水织物膜；（3）将步骤（2）中的COF
‑
F构筑的超疏水织物膜用四氢呋喃和无水乙醇洗涤至中性后，置于60 ℃真空干燥箱内干燥。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述带有醛基的共价有机骨架构筑基元为2,3,5,6
‑
四氟对苯二醛，所述带有氨基的共价有机骨架构筑基元为1,3,5
‑
三（4
‑
氨苯基）苯；所述有机溶剂包括均三甲苯、二氧六环、乙腈中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述含醛基和氨基构筑基元的混合溶液中醛基共价有机骨架构筑基元与氨基共价有机骨架构筑基元的物质的量之比为（2.5
‑
3.5）:2；所述的有机溶剂与含醛基和氨基构筑基元的物质的量之比为（250
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：林子俺，杨艺欣，董婧涵，何聿，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：