一种电化学合成金属有机骨架膜的方法及其在气体分离中的应用技术

技术编号:37887584 阅读:15 留言:0更新日期:2023-06-18 11:52
本发明专利技术公开了一种电化学合成金属有机骨架膜的方法及其在气体分离中的应用。在纳米片结构的限域效应的影响下,通过外加电场的作用,使薄片前驱体转化为较小尺寸的金属有机骨架膜,以提高金属有机骨架纳米片膜气体分离分离性能。所述制备方法包括多孔载体表面的预处理,纳米片结构前驱体在多孔载体表面的生长,电场作用下诱导合成金属有机骨架膜,以及成膜后气体分离应用。本发明专利技术提出了一种新型金属有机骨架膜的制备方法,提高膜片的气体分离性能。该制备方法具有快速、高效的优点,具有良好的工业化生产前景。的工业化生产前景。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学合成金属有机骨架膜的方法及其在气体分离中的应用


[0001]本专利技术属于膜分离领域,涉及金属有机骨架膜的电化学合成及应用。

技术介绍

[0002]高纯烯烃依然是大宗化学品生产的主要原料。然而从烯烃、链烷烃混合物中提取高纯烯烃目前主要采用低温蒸馏,该法能耗较高。膜分离法作为一种突破性的分离技术,能够有效降低化工分离过程中能源消耗,减少温室气体排放,奠定可持续发展的基础。金属有机骨架(MOF)材料由金属离子或金属离子簇和有机配体构成,具有丰富的孔结构,可调控的孔尺寸,是理想的膜构筑单元。沸石咪唑酯骨架ZIF

8,其有效孔径(~4.0至)介于C3H6和C3H8的临界直径之间,是被认为是通过分子筛分离C3H6/C3H8的理想候选者。一直以来金属有机骨架膜的制备过程相对复杂,且所得到的膜层大多存在一定的缺陷,在实际分离过程中影响分离效果。电化学合成的方法具有快速高效的优点,电流驱动下的转化相对均匀,可以获得致密的膜层,具有良好的分离效果。因此,本次采用电化学的方法实现对二维前驱体的转化,得到较小晶粒尺寸的金属有机骨架膜。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学合成金属

有机骨架膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将多孔载体用去离子水、有机溶剂在0

100℃下搅拌清洗0

24h。(2)清洗好的载体进行表面镀膜处理。(3)将金属盐溶液、碱溶液、表面活性剂溶液混合,在0~100℃下搅拌0

60min,得到混合液体;其中,各原料的摩尔比为金属盐:碱:表面活性剂:水=1:0~10:0~5:1000~5000;(4)将步骤(3)得到的多孔载体置于聚四氟支架,放到步骤(3)中得到的混合液中在0

60℃条件下静置浸泡0

30天,获得生长于载体表面的二维纳米片前驱体,用去离子水、有机溶剂分别洗涤0

10次后干燥;(5)将步骤(4)得到的前驱体膜片进行镀膜处理;(6)将金属盐、有机配体、离子液体、有机溶剂混合,室温下搅拌至完全溶解,得到反应液;其中,各原料的摩尔比为金属盐:有机配体:离子液体:有机溶剂=0~1:0~100:0~10:0~1000,且金属盐、有机配体和溶剂不为0;(7)将多孔载体固定于电解池的阴极,将步骤(4)得到的反应液加入电解池中,恒电流0~

2A,电解0~24h;(8)步骤(7)所得膜片用去离子水、有机溶剂分别洗涤0~10次后干燥。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所用的多孔载体为阳极氧化铝、不锈钢网等导电性多孔载体,所述的多孔载体孔径为5nm~1μm;所述的多孔载体形状为片状结构、纤维结构或管式结构。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)、(4)、(8)中,所述的有机溶剂为无水级乙醇、无水级甲醇、无水级丙酮、无水级乙二醇、无水级丙三醇、无水级正庚烷、无水级正己醇、去氧水、无水级四氢呋喃中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)和步骤(5)中,所镀膜的种类为铂、金、铬、碳等导电性膜层,镀膜厚度为0~100nm。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的金属盐为Zn(NO3)2、ZnCl2、Zn(CH3COO)2、CoCl2、Co(NO3)2、ZrCl4、Cr3(NO3)3·
9H2O、Al(NO3)
·
9H2O、AlCl3·

【专利技术属性】
技术研发人员:杨维慎宋红玲彭媛
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所
类型:发明
国别省市:

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