一种插层MXene分离膜、制备方法以及在H2/CO2分离中的应用技术

本发明专利技术公开了一种室温下通过原位合成的MOF

【技术实现步骤摘要】
一种插层MXene分离膜、制备方法以及在H2/CO2分离中的应用


[0001]本专利技术涉及一种插层MXene分离膜、制备方法以及在H2/CO2分离中的应用，属于气体分离膜


技术介绍

[0002]与其他二维材料(如氧化石墨烯)相比，MXene膜具有坚固的分离通道，即使浸入水溶液中，通道也能够保持结构完整性超过一个月[1]，而GO膜由于GO纳米片和水分子之间的强水合作用而出现损坏[2,3]。
[0003]到目前为止，研究最多的MXene是Ti3C2T
x
，它已被广泛制备为用于水净化的分离膜。然而，关于用于气体分离的MXene膜却鲜有报道。现有技术中报道了具有齐整和规则通道的层状MXene膜的构造，以实现H2/CO2的高分离性能，这为使用基于MXene的膜进行气体分离打开了大门[4]。现有技术中还给出了一种厚度低至20nm的可调MXene薄膜，其堆叠行为和层间距可通过功能化硼酸盐和PEI分子来精确调控，从而实现从H2选择性通道到CO2选择性通道的转变[5]。另外，也给出了一种简便的热处理工艺制备了自交联的MXene中空纤维膜，所合成的具有有效层间空间调节的膜表现出优异的H2/CO2气体分离性能和良好的操作稳定性。然而，这些研究集中在使用交联策略或利用MXene膜内的固有纳米通道来操纵层间空间，传统的插层方法是物理共混[6
‑
8]，其中需要先合成多孔晶体，然后与膜构筑单元混合，这种方法既复杂、耗时，并且混合晶体的均匀性不好，使MXene膜的分离特性仍然不能得到有效的提高。
[0004]参考文献：
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Cyclodextrin
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performanceseparationmembraneswithsuperiorstability,Adv.Funct.Mater.,25(2015)7348
‑
7359.

技术实现思路

[0013]本专利技术所要解决的技术问题是：制备应用于气体分离的MXene膜的过程中，传统方法在二维片层中进行插层使用的晶体是直接混合法，存在着混合过程均匀性不好、步骤复杂、分离性能不高等问题。提出了一种室温下通过原位合成的MOF
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801@MXene纳米片作为构筑单元从而构建出具有显著增强的渗透性和选择性的MOF@MXene膜。具体来说，带负电的MXene纳米片可以通过静电相互作用从周围锚定Zr金属离子，然后在室温下与配体配位，从而在MXene纳米片上均匀生长出MOF
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801晶体。
[0014]技术方案是：
[0015]一种插层MXene分离膜，包括有MXene二维纳米片，还包括分布于纳米片之间的片层中的MOF
‑
801晶体，且MOF
‑
801晶体附着于至少一层MXene二维纳米片的表面。
[0016]所述的MOF
‑
801晶体是通过原位合成的方式附着于MXene二维纳米片的表面；层间通道间距0.35
‑
0.40nm。
[0017]MOF
‑
801晶体占MXene二维纳米片重量的5
‑
15％。
[0018]所述的MXene二维纳米片是Ti3C2T
x
。
[0019]所述的插层MXene分离膜的制备方法，包括如下步骤：
[0020]步骤1，配制含有富马酸、ZrOCl2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种插层MXene分离膜，包括有MXene二维纳米片，其特征在于，还包括分布于纳米片之间的片层中的MOF
‑
801晶体，且MOF
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801晶体附着于至少一层MXene二维纳米片的表面。2.根据权利要求1所述的插层MXene分离膜，其特征在于，所述的MOF
‑
801晶体是通过原位合成的方式附着于MXene二维纳米片的表面；层间通道间距0.35
‑
0.40nm。3.根据权利要求1所述的插层MXene分离膜，其特征在于，MOF
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801晶体占MXene二维纳米片重量的5
‑
15％。4.根据权利要求1所述的插层MXene分离膜，其特征在于，所述的MXene二维纳米片是Ti3C2T
x
。5.权利要求1所述的插层MXene分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，配制含有富马酸、ZrOCl2和MXene纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国振，刘公平，金万勤，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
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