一种金属有机骨架-醋酸纤维素复合膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属有机骨架

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法


[0001]本专利技术属于膜材料
，具体涉及到一种金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术的研究已经吸引了全世界的关注，如在废水处理、海水脱盐、气体分离等方面具有巨大潜力。目前膜分离技术以其能源效率高、碳足迹低、资金投入小、操作简单、易于规模化等优点脱颖而出。膜材料具有优越的选择性分离能力，作为选择性屏障，以仅允许运输的目标化学分子或离子通过，而不允许其他化学物质通过而起到筛分作用，且被认为是工业和日常生活中分离和净化方面有较大发展前景的分离材料。然而，大多数聚合物膜因其自身具有致密和非晶态结构，因此通常面临渗透和选择性之间的平衡；同样的，无机膜虽然具有高效的气体筛分功能，但也面临加工性能差、制备过程复杂、不易于规模化等缺点。复合膜很好的改善了纯聚合物膜和纯无机膜所存在的问题，以聚合物基质作为连续相，以无机填料作为分散相，结合了两者之间的优点，在很大程度上改善了选择
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渗透之间的平衡问题。
[0003]金属
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有机骨架(Metal organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子和有机配体连接组装而成的晶体材料。在过去的十几年中，MOFs显示出了具有广泛应用的巨大潜力。MOFs因其高孔隙率、均匀且可调的孔径、清晰的孔隙结构和可调的表面性质而被认为是高级分离领域中有吸引力的替代材料。如MOF
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5, HKUST/>‑
1(MOF
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199),UiO
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66(Zr
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MOF)和ZIF(沸石咪唑骨架)系列等。因此，在MOFs提供的机会的驱动下，连续、无缺陷的MOF膜在实现精确筛分甚至打破选择
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渗透平衡问题方面具有巨大的潜力。UiO
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NH2是由锆离子和2
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氨基对苯二甲酸形成的一种具有正八面体的Zr
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MOFs，由于其富含
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NH2，易与 CO2分子发生可逆反应形成络合物，因此在碳捕捉方面具有巨大应用前景。
[0004]醋酸纤维素(cellulose acetate,CA)一直以来都与膜技术的发展息息相关。在上世纪50年代末，Loeb和Sourirajan就专利技术了一种用于海水淡化的不对称CA 渗透膜。作为商业化的CA膜工艺在几十年前就已经被开发出来用于从天然气中去除二氧化碳，因此在膜分离领域，以CA作为聚合物基质制备复合膜是个很好的选择。由乙酰基(
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COCH3)取代纤维素的羟基(
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OH)获得的CA，其工业化与自身的易得性、低成本以及良好的力学和化学性能得稳定性等优势有关。 Ayesha Raza等人将多层复合CTA(三醋酸纤维素)/CDA(二醋酸纤维素)中空纤维膜用于CO2分离；Muhammad Mubashir等人将MIL
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NH2(Al)与CA 混合制备复合膜用于CO2/N2和CO2/CH4分离，且CO2通量达到52.6Barrer，及其对应选择性为23.4and 28.7，相对于CA纯膜，分离性能大幅度提升。
[0005]近年来很多报道都采用无机填料与聚合物基质共混或原位生长等方式来制备复合膜，但都面临填料与聚合物基质之间的界面相容性问题——填料分散性问题、界面固化、非选择性空隙的产生等。常用的解决办法有填料官能团改性、聚合物基质改性、第三组分引入，但很少有讨论填料颗粒的尺寸大小对于复合膜中填料分散性及其对于气体分离性能的
影响。

技术实现思路

[0006]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0007]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0008]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种金属有机骨架
ꢀ‑
醋酸纤维素复合膜的制备方法。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法，其包括如下步骤：
[0010]准备CA：将CA颗粒进行烘干，溶解于NMP中；
[0011]制备UiO
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NH2：将ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸进行混合，溶解在DMF 中，添加一定的乙酸，混合搅拌均匀后进行加热，加热反应后得到UiO
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NH2。
[0012]制备铸膜液：将CA和UiO
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NH2进行混合，搅拌使其充分溶解；
[0013]刮涂成膜：将制备得到的铸膜液进行除泡，然后刮涂成膜，烘干后剥离得到复合膜。
[0014]作为本专利技术所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法的一种优选方案，其中：准备CA中，所述CA经过60℃烘干6h。
[0015]作为本专利技术所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法的一种优选方案，其中：按照物质的量计，制备UiO
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NH2中，ZrCl4:ATA:HAc: DMF＝1:1:0～200:500。
[0016]作为本专利技术所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法的一种优选方案，其中：制备UiO
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NH2中，还包括洗涤，将UiO
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NH2使用DMF 和甲醇离心洗涤3次。
[0017]作为本专利技术所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法的一种优选方案，其中：制备铸膜液中，称取NMP，将gUiO
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NH2分散于其中进行搅拌，然后加入CA进行搅拌，得到铸膜液。
[0018]作为本专利技术所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法的一种优选方案，其中：按照重量计，制备铸膜液中，CA：NMP＝1:9。
[0019]作为本专利技术所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法的一种优选方案，其中：制备UiO
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NH2中，所述CA加入反应体系后，使用1200rpm 的转速搅拌24h。
[0020]作为本专利技术所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法的一种优选方案，其中：制备铸膜液中，在CA加入体系后，进行搅拌，然后超声处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：准备CA：将CA颗粒进行烘干，溶解于NMP中；制备UiO
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NH2：将ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸进行混合，溶解在DMF中，添加一定的乙酸，混合搅拌均匀后进行加热，加热反应后得到UiO
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NH2。制备铸膜液：将CA和UiO
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NH2进行混合，搅拌使其充分溶解；刮涂成膜：将制备得到的铸膜液进行除泡，然后刮涂成膜，烘干后剥离得到复合膜。2.根据权利要求1所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法，其特征在于：所述准备CA中，所述CA经过60℃烘干6h。3.根据权利要求1所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法，其特征在于：按照物质的量计，所述制备UiO
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NH2中，ZrCl4:ATA:HAc:DMF＝1:1:0～200:500。4.根据权利要求1所述的金属有机骨架
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醋酸纤维素复合膜的制备方法，其特征在于：所述制备UiO

【专利技术属性】
技术研发人员：李梦洁，彭小会，周红霞，张雄飞，姚建峰，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：