一种Mn-MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种Mn

【技术实现步骤摘要】
一种Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于重金属提取
，尤其涉及一种Mn
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MOF(metal
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organic frameworks，金属有机框架化合物)修饰的单锥形纳米通道PET膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铊是一种典型的稀有元素，全球纯铊生产量非常低，但随着当代工业技术飞快进展，对铊的需求日益增长。目前，铊污染主要来源于矿物开采和植物桔梗燃烧，每年大约有5000吨铊被释放到环境中，而这些铊进入水环境后，参与水循环，通过食物链最后在生物体累积，导致中毒。而现有处理含铊废水的方法主要是离子交换、溶剂萃取、氧化沉淀、混凝和吸附，但这些处理技术，都具有铊资源浪费，且对水环境污染巨大。因此，开发铊离子选择性提取的方法尤为重要。
[0003]近年来，越来越多的研究者关注于固态纳米通道在智能调控离子和分子运输中的应用，其中在多种固态纳米通道中，利用化学蚀刻聚合物薄膜重离子径迹制备的纳米孔道，由于其工艺简单，而且孔道形状大小可控、机械性能好、易于化学修饰等优点应用广泛，已被用于构建许多离子分离检测平台，特别是锂、钠、钾等碱金属离子选择性筛分，但针对Tl
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在固态纳米通道内的选择性分离提取尚未有报道。
[0004]中国专利文献CN 113041860 A于2021年6月29日公开了一种亲离子疏水分子的水系纳米孔道分离膜及其制备方法与应用，它利用具有纳米孔道的聚合物膜，在所述纳米孔道中填充与水不互溶且极性高的液态有机物，该液态有机物选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙基甲酯、三氯甲烷和四氯化碳中的至少一种。该专利利用不溶于水的液态有机物填充进纳米通道中，从而促进了离子的传递，同时有效地抑制了水分子的传递，利用膜内部纳米通道的孔径，对多种离子进行选择性传输。
[0005]该专利的缺点是：仅完成了Li+、Na+或K+离子等碱金属离子在水系电解液电池中的加速传输，有效地抑制水分子向电极方向的传输，从而抑制水分子的电解，得到具有高放电电压的水系电池，降低水系电解液电池的成本，但其纳米孔道分离膜不具有Tl
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选择性传输和分离。
[0006]中国专利文献CN 109459481 B于2020年9月18日公开了一种仿生纳米孔道的修饰方法以及仿生纳米孔道及其应用，它将具有仿生纳米孔道的基底置于效用型聚电解质溶液和配对聚电解质溶液之间，在电场诱导下，在仿生纳米孔道内通过电交联作用实现自主装，并完成仿生纳米孔道的修饰，所述具有仿生纳米孔道的基底材料包含聚对苯二甲酸乙二醇酯，且修饰方法大大拓宽了效用型聚电解质的选择范围，具有修饰时间短、响应效果好、修饰过程可逆等优点，制备的仿生纳米孔可应用于纳流器件，但没有提及如何将Mn
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MOF原位修饰于单锥形纳米孔道内，更未涉及其在金属铊方面的响应性。
[0007]因此，为了克服上述铊资源浪费的问题，开发一种固态纳米通道对铊离子选择性筛分、提取具有重要作用。

技术实现思路

[0008]针对现有铊离子提取技术存在的问题，本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜，它能对铊离子选择性富集提取。本专利技术还提供该纳米通道PET膜的制备方法和应用。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0010]本专利技术提供的一种Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，该PET膜蚀刻有单锥形纳米通道，Mn
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MOF通过纳米界面原位生长法固定在氨化后的PET膜上单锥形纳米孔道内表面。
[0011]本专利技术提供的一种Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1、蚀刻PET膜单锥形纳米通道
[0013]将PET膜夹在蚀刻槽左右腔室之间，蚀刻槽左腔室加入停止液、右腔室加入蚀刻液，分别在左右腔室上插入铂片电极，外加电压恒定为1V，观察电流
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时间(i
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t)曲线电流变化，电流突变并维持一段时间后，断开电压吸出蚀刻液，在右腔室加入停止液冲洗，然后从蚀刻槽取出PET膜用蒸馏水反复冲洗，得到单锥形纳米通道PET膜；
[0014]步骤2、对步骤1所得PET膜进行氨化
[0015]采用碳酰二亚胺和N
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羟基琥珀酰亚胺混合溶液与PET膜反面接触活化羧基，而后用乙二胺溶液对该PET膜进行过夜处理，得到氨基功能化纳米通道；
[0016]步骤3、Mn
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MOF修饰步骤2的PET膜单锥形纳米通道
[0017]将步骤2的PET膜置于电解池中间，PET膜单锥形纳米通道尖端面所接触的槽内加入2，4，6
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苯甲酸水溶液，另一个槽内加入氮化锰水溶液，将两种预热溶液后把电解槽密封在反应釜中，反应釜放于烘箱内反应，反应结束后冷却至室温后取出PET膜，用蒸馏水冲洗，洗净后用N2吹干，即得Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜。
[0018]本专利技术还提供的一种Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜在铊离子选择性传输、提取铊金属的应用。
[0019]本专利技术的技术效果是：
[0020]本专利技术通过锰与有机配体结合在PET膜上的单锥形纳米通道内表面均匀填充MOF结构，Tl
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与该单锥形纳米通道内MOF结构特异性结合，表现出对Tl
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的高选择性单向传输特性，对铊的提取效果达到87.3％。本专利技术能在多金属离子的溶液中，把铊分离提取出来。
附图说明
[0021]本专利技术的附图说明如下：
[0022]图1为蚀刻槽的结构原理图；
[0023]图2为PET膜蚀刻锥形纳米通道的电流变化；
[0024]图3为PET膜扫描电镜图；
[0025](a)、未蚀刻的PET膜，(b)、蚀刻后多孔的PET膜；
[0026]图4为三种离子通道膜的铊离子漂移扩散实验对比测试图；
[0027]图5为本专利技术对K
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、Na
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、Tl
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三种离子选择性实验的I
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V特性曲线。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
[0029]实施例：制备Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜
[0030]步骤1、蚀刻PET膜单锥形纳米通道
[0031]采用化学蚀刻法，将经单离子径迹轰击的PET膜正、反两面在紫外光下敏化1h后置入蚀刻槽。如图1所示，蚀刻槽包括左腔室、右腔室、中间连通口处夹持的PET膜，左腔室加入10mL停止液(1mol/L HCOOH+1mol/L K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜，包括PET膜，其特征是：该PET膜蚀刻有单锥形纳米通道，Mn
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MOF通过纳米界面原位生长法固定在氨化后的PET膜上单锥形纳米孔道内表面。2.一种Mn
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MOF修饰的单锥形纳米通道PET膜的制备方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、蚀刻PET膜单锥形纳米通道将PET膜夹在蚀刻槽左右腔室之间，蚀刻槽左腔室加入停止液、右腔室加入蚀刻液，分别在左右腔室上插入铂片电极，外加电压恒定为1V，观察i
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t曲线电流变化，电流突变并维持一段时间后，断开电压吸出蚀刻液，在右腔室加入停止液冲洗，然后从蚀刻槽取出PET膜用蒸馏水反复冲洗，得到单锥形纳米通道PET膜；步骤2、对步骤1所得PET膜进行氨化采用碳酰二亚胺和N
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羟基琥珀酰亚胺混合溶液与PET膜反面接触活化羧基，而后用乙二胺溶液对该PET膜进行过夜处理，得到氨基功能化纳米通道；步骤3、Mn
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MOF修饰步骤2的PET膜单锥形纳米通道将步骤2的PET膜置于电解槽中间，PET膜单锥形纳米通道尖端面所接触的槽内加入2，4，6
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苯甲酸水溶液，另一个槽内加入氮化锰水溶液，将两种预热溶液后把电解槽密封在反应釜中，反应釜放于烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓玲，皇甫小留，马铖雪，吴思思，刘俊杰，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：