单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜及其制备方法，属于功能材料和膜分离技术领域。该制备方法首先合成MOF纳米颗粒，然后再将MOF颗粒与聚苯乙烯球在水面进行自组装，经处理后得到MOF单颗粒层，最后滴加适量的聚合物粘结剂，使其填充在MOF颗粒的间隙中，即可获得单颗粒层MOF混合基质纳米多孔膜。本发明专利技术制备方法制备的单颗粒层MOF混合基质纳米多孔膜由单颗粒层构成，不仅具有超薄的厚度与较高的强度，而且膜内物质跨膜运输仅需要通过单个的MOF颗粒，能最大程度地利用MOF颗粒的纳米多孔结构，避免聚合物堵塞与颗粒间晶界对纳米多孔膜物质输运的消极影响，使得单颗粒层MOF混合基质纳米多孔膜具有高选择性和高渗透性。性和高渗透性。性和高渗透性。

【技术实现步骤摘要】
单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料和膜分离
，涉及一种纳米多孔自支撑膜，尤其涉及一种基于MOF纳米颗粒与粘结剂构建的纳米多孔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术拥有稳定性高以及低能耗、占地面积小、易于制备等优点，在能源储存与转化和化学合成领域有着广泛的应用。但是，传统的有机体系分离膜因trade
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off效应的制约，无法同时实现高的渗透通量与选择性，因此难以实现对带电离子及小分子的筛分，限制了分离膜的应用范围。为了打破trade
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off效应的限制，具有窄孔径分布的超薄纳米多孔膜的研究(如阳极氧化铝(AAO)膜、石墨烯膜、径迹刻蚀聚合物膜、二氧化硅纳米多孔膜等膜材料)吸引了目前科学界的关注。上述纳米多孔膜可以利用对孔径结构的精细设计，利用孔径筛分效应阻止大于孔径的离子或分子通过，而使小于孔径的离子或分子通过。在众多纳米多孔材料中，金属有机骨架(MOF)具有结构可调、孔径分布均匀和可功能化等优势，其可以与聚合物粘结剂复合形成混合基质纳米多孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜的制备方法，其特征在于，具体如下：将金属有机骨架颗粒水分散液与含有牺牲模板聚苯乙烯球的水分散液混合，随后加入乙醇以形成混合溶液；将所述混合溶液缓慢滴加至水面上，以自组装形成金属有机骨架/聚苯乙烯单颗粒层；将所述金属有机骨架/聚苯乙烯单颗粒层用玻璃基底捞起，干燥后去除其中的聚苯乙烯球；向载有金属有机骨架/聚苯乙烯单颗粒层的玻璃基底上滴加粘结剂，随后在60～90℃下进行真空热处理2～4h，接着在80～90℃下的水中浸泡24～48h，使得到的单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜与玻璃基底分离，得到自支撑的单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜。2.根据权利要求1所述的单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜的制备方法，其特征在于，所述金属有机骨架颗粒水分散液的制备方法如下：将金属盐A和有机配体A加入溶剂A中，混合均匀后获得合成溶液，将所述合成溶液进行溶剂热反应，反应结束后，待其自然冷却后洗涤、均匀分散于水中，获得金属有机骨架颗粒水分散液。3.根据权利要求2所述的单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜的制备方法，其特征在于，所述金属盐A中的金属元素为Zn、Co、Zr、Cu中的一种；所述金属盐A通常为金属的硝酸盐、氯化盐、碳酸盐、硫酸盐或醋酸盐，优选采用硝酸锌、硝酸钴、硝酸铜、氯化锆中的一种；所述有机配体A为2
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甲基咪唑、对苯二甲酸、均苯三甲酸、2
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氨基对苯二甲酸、2
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羟基对苯二甲酸中的一种；所述金属盐A与有机配体A的物质的量之比为1:(0.5～2)，优选为1:1。4.根据权利要求2所述的单颗粒层金属有机骨架混合基质纳米多孔膜的制备方法，其特征在于，所述溶剂A为溶剂D、甲酸与溶剂D的混合溶剂、去离子水中的一种，其中溶剂D为N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
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二乙基甲酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺中的至少一种；所述溶剂A的加入体积为10～20mL，每1mol的金属盐A对应使用4～100L的溶剂A；优选的，每1mol的金属盐A对应使用5～7L的溶剂A。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵巍，胡智昆，许亦非，陈泽锐，吴浩斌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：