【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料制备、碳捕集和混合基质膜制备，具体涉及一种非晶化复合材料及其制备方法和在碳捕集中的应用。
技术介绍
1、大气中co2浓度的上升会导致全球变暖和生态破坏等严重后果，因此需要采取措施限制co2排放。但是，在生产作业过程中co2的排放无法避免，且co2是丰富的c1资源，其在化工、食品、农业、油气开采等行业具有广泛的应用前景。因此，将co2分离捕集不仅能够有效的应对温室效应，还能够充分的利用资源，实现资源的循环利用，有助于提高社会经济效益，具有广泛的发展前景。
2、co2分离工艺的选择取决于多种因素，包括纯度、回收率和成本等。其中，膜分离法因其具有高效，低能耗以及低成本的优点，被认为是最具有发展潜力的co2分离技术之一。混合基质膜（mmms）由分散的填充剂和连续的高分子基质共混而成，填充剂的选择决定了膜性能的上限。常见的填充剂，如各向异性晶体填充剂在膜内的取向严重影响co2传递过程，尽管可以对填充剂非晶化处理来避免填充剂在膜内的取向限制。目前非晶化的方法主要为自上而下的策略，如采用压力诱导、热诱导、辐射诱导等方法对填充剂进行非晶化处理，但是上述方法需要在高温高压等极端的条件下才能达到，在非晶化过程中甚至可能破坏材料本身的化学结构，从而失去非晶化的意义。因此，需要开发一种新的非晶化复合材料并将其作为填充剂制备碳捕集材料。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的一些不足，本专利技术提供了一种非晶化复合材料及其制备方法和在碳捕集中的应用；本专利技术基于空间位阻驱
2、为了实现上述技术效果，本专利技术采用以下技术手段：
3、本专利技术首先提供了一种非晶化复合材料，所述非晶化复合材料由tppa和cu(bdc-nh2)复合得到，所述tppa集成在cu(bdc-nh2)纳米片的氨基基团上；所述非晶化复合材料呈片状结构。
4、本专利技术还提供了上述非晶化复合材料的制备方法，包括如下步骤：
5、（1）将三水硝酸铜、2,5二氨基对苯二甲酸加入到溶剂中， 然后向其中加入三乙胺，得到溶液a；将溶液a室温下超声处理得到悬浮液b，然后离心、洗涤、干燥，得到cu(bdc-nh2)；
6、（2）向1,4-二氧六环溶液中加入cu(bdc-nh2)、三醛基间苯三酚得到混合物c，然后将混合物c超声处理并在一定温度下加热反应，反应结束后加入醋酸溶液、对苯二胺进行反应1，反应结束后得到混合液d；
7、（3）将混合液d多次冻结-泵入-解冻循环处理，处理结束后对混合液d进行脱气和真空密封处理，然后在一定温度下加热反应，反应结束后洗涤、干燥，得到所述非晶化复合材料。
8、优选地，步骤（1）中，三水硝酸铜、2,5二氨基对苯二甲酸、三乙胺的用量关系为：0.5~1 mol：0.5~1 mol：0.2~2 ml；
9、所述溶剂包括dmf、乙醇和水的混合溶液，所述混合溶液中dmf、乙醇和水的体积比为32ml：2ml：2ml；
10、所述超声处理的时间为5~10h。
11、优选地，步骤（2）中，1,4-二氧六环、cu(bdc-nh2)、三醛基间苯三酚、醋酸和对苯二胺的用量比为2~8 ml：1~30 mg：1~60 mg：0.1~10 ml：1~60 mg；
12、所述醋酸浓度为1~10 mol/l；
13、所述加热反应的条件为在50~120℃下反应0.5~10 h；
14、优选地，步骤（3）中，所述加热反应的条件为在80~150℃下反应48~96h。
15、本专利技术还提供了上述非晶化复合材料在制备碳捕集材料中的应用。
16、优选地，所述碳捕集材料包括混合基质膜，所述碳捕集包括co2/ch4混合气体的分离。
17、本专利技术还提供了一种碳捕集材料，所述碳捕集材料以上述非晶化复合材料为填充剂，聚醚聚酰亚胺嵌段pebax为高分子基质；所述碳捕集材料由填充剂与高分子基质在常温下物理共混后形成；所述的碳捕集材料的厚度为100-130 μm；填充剂占碳捕集材料的质量百分数为1%~7%。
18、本专利技术还提供了上述碳捕集材料的制备方法，具体包括如下步骤：
19、（1）将聚醚聚酰亚胺嵌段pebax溶于乙醇和水混合溶液中，得到聚醚聚酰亚胺嵌段pebax溶液；
20、（2）将上述非晶化cu(bdc-nh2)@tppa材料与聚醚聚酰亚胺嵌段pebax溶液物理共混，并于室温下搅拌得到铸膜液；
21、（3）将铸膜液流延、干燥，得到所述碳捕集材料。
22、优选地，所述碳捕集材料中，非晶化cu(bdc-nh2)@tppa材料占碳捕集材料质量百分数的1%~7%。
23、本专利技术还提供了上述碳捕集材料在碳捕集中的应用。
24、优选地，所述应用包括：co2/ch4混合气体分离。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
26、（1）本专利技术提供了一种新型的非晶化复合材料cu(bdc-nh2)@tppa，与现有技术不同的是，本专利技术所述非晶化材料采用自下而上的方法制备得到，该方法能够有效避免现有技术苛刻的非晶化条件，并且避免了晶体填充剂在膜内的取向问题。
27、（2）本专利技术将制备的非晶化复合材料cu(bdc-nh2)@tppa作为填充剂与聚醚-聚酰亚胺嵌段共聚物pebax物理共混形成具有独特的各向同性的混合基质膜，所述混合基质膜能够使填充剂避免了膜内的取向限制，从而提高co2的渗透性。此外，非晶化复合材料cu(bdc-nh2)@tppa增加了混合基质膜上的lewis碱性位点和开放金属位点，这有利于co2的优先传递。因此，本专利技术所述非晶化复合材料有效提高了co2/ch4在膜内的选择和分离性能。
28、（3）本专利技术所述以聚醚-聚酰胺嵌段共聚物（pebax）为基质的混合基质膜在膜内构筑了高效的co2传递路径，提升混合基质膜的渗透-选择性能，并且克服了trade-off效应，具有高渗透率和高分离因子。所述混合基质膜的制备过程简单、反应可控、原料价廉易得、条件温和，可以促进填充剂与高分子基质的优势互补。研究结果表明，本专利技术所述混合基质膜对co2/ch4混合气体的渗透选择性co2通量最高为815.9±19.7 barrer，co2/ch4选择性为20.3±0.4，在碳捕集尤其是co2/ch4混合气体分离中具有很好的应用。
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1.一种非晶化复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的非晶化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，三水硝酸铜、2,5二氨基对苯二甲酸、三乙胺的用量关系为：0.5~1 mol：0.5~1 mol：0.2~2 mL；
3.根据权利要求1所述的非晶化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，1,4-二氧六环、Cu(BDC-NH2)、三醛基间苯三酚、醋酸和对苯二胺的用量比为2~8 mL：1~30 mg：1~60mg：0.1~10 mL：1~60 mg；
4.根据权利要求1所述的非晶化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述加热反应的条件为在80~150℃下反应48~96h。
5.根据权利要求1~4任一项所述方法制备的非晶化复合材料，其特征在于，所述非晶化复合材料由TpPa和Cu(BDC-NH2)复合得到，所述TpPa集成在Cu(BDC-NH2)纳米片的氨基基团上；所述非晶化复合材料呈片状结构。
6.权利要求5所述的非晶化复合材料在制备碳捕集材料中的应用。
7.根据
8.一种碳捕集材料，其特征在于，所述碳捕集材料以权利要求5所述的非晶化复合材料为填充剂，聚醚聚酰亚胺嵌段Pebax为高分子基质；所述碳捕集材料由填充剂与高分子基质在常温下物理共混后形成；所述的碳捕集材料的厚度为100-130 μm；填充剂占碳捕集材料的质量百分数为1%~7%。
9.权利要求8所述的碳捕集材料在碳捕集中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括：CO2/CH4混合气体分离。
...【技术特征摘要】
1.一种非晶化复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的非晶化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，三水硝酸铜、2,5二氨基对苯二甲酸、三乙胺的用量关系为：0.5~1 mol：0.5~1 mol：0.2~2 ml；
3.根据权利要求1所述的非晶化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，1,4-二氧六环、cu(bdc-nh2)、三醛基间苯三酚、醋酸和对苯二胺的用量比为2~8 ml：1~30 mg：1~60mg：0.1~10 ml：1~60 mg；
4.根据权利要求1所述的非晶化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述加热反应的条件为在80~150℃下反应48~96h。
5.根据权利要求1~4任一项所述方法制备的非晶化复合材料，其特征在于，所述非晶化复合材料由tppa和c...
【专利技术属性】
技术研发人员：李雪琴，李兆敏，梁朝，张勇，李康，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：
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