一种超薄蜂窝状金属-有机骨架混合基质膜（MOF MMMs）及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115228303A(43)申请公布日2022.10.25(21)申请号202210729088.5B01D67/00(2006.01)(22)申请日2022.06.24C08G83/00(2006.01)(71)申请人青岛大学地址266071山东省青岛市市南区宁夏路308号(72)发明人梁跃耀郭方舒产虹雨乔志华(74)专利代理机构青岛博川宇知识产权代理事务所(普通合伙)37373专利代理师孙俊业(51)Int.Cl.B01D69/00(2006.01)B01D69/12(2006.01)B01D71/68(2006.01)B01D71/70(2006.01)B01D71/76(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种超薄蜂窝状金属-有机骨架混合基质膜（MOFMMMs）及其制备方法(57)摘要本发明涉及膜分离技术领域，尤其是一种超薄蜂窝状金属‑有机骨架混合基质膜(MOFMMMs)，包括作为基膜的聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性超滤聚砜膜(PDMS/PSf)，设于基膜表面的PVA层，在PVA层上设有经聚合物诱导有序阵列自组装形成的MOF颗粒阵列层，所述MOF颗粒阵列层经聚合物分子有序填充后形成致密的蜂窝状膜结构，利用聚合物诱导界面有序自组装过程中化学‑物理协同作用力调控各组分在活性有机界面层上有序自组装，实现在低渗透性聚合物基质中构筑蜂窝状膜结构。在MMMs中制备类似蜂窝结构的互连的微通道，实现CH4/N2分离膜材料渗透性和选择性的同步提升，且超薄膜能够有效地减少膜的使用面积。CN115228303ACN115228303A权利要求书1/2页1.一种超薄蜂窝状金属‑有机骨架混合基质膜(MOFMMMs)，其特征在于：包括作为基膜的聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性超滤聚砜膜(PDMS/PSf)，设于基膜表面的PVA层，在PVA层上设有经聚合物诱导有序阵列自组装形成的MOF颗粒阵列层，所述MOF颗粒阵列层经聚合物分子有序填充后形成致密的蜂窝状膜结构。2.根据权利要求1所述的超薄蜂窝状金属‑有机骨架混合基质膜(MOFMMMs)，其特征是，所述基膜平均孔径为30‑50nm，CH4通量为40000‑60000GPU。3.根据权利要求1所述的超薄蜂窝状金属‑有机骨架混合基质膜(MOFMMMs)，其特征是，其厚度为50nm左右。4.根据权利要求1‑3任一项所述的超薄蜂窝状金属‑有机骨架混合基质膜(MOFMMMs)的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、将作为基膜的PDMS/PSf膜放入聚乙烯醇(PVA)水溶液中进行第一次浸泡、干燥，在PDMS/PSf膜上形成一层PVA层，得到带有PVA层的PDMS/PSf膜；(2)、利用金属盐、配体分子和聚合物模板化分子的混合溶剂和三乙胺制备聚合物分子模板化MOFs；再利用无水甲醇清洗多余的未反应组分、再干燥，最终得到聚合物模板化MOFs(PMOFs)；(3)、将PMOFs均匀地分散于分散液中，得到PMOFs分散液；(4)、将PMOFs分散液均匀地和聚合物水溶液混合，得到膜刮涂分散液；(5)、将膜刮涂分散液均匀的涂敷于PVA层上，经过干燥，得到一种超薄蜂窝状MOFMMMs。5.根据权利要求4所述的超薄蜂窝状金属‑有机骨架混合基质膜(MOFMMMs)的制备方法，其特征是，所述步骤(1)中，在去离子水中添加一定质量的PVA，搅拌加热溶解，温度为70‑100℃，得到质量百分比浓度为0.02‑0.1wt.％的PVA水溶液，所述PVA的醇解度为87‑99.4mol％；将基膜浸入到质量百分比浓度为0.02‑0.1wt.％PVA水溶液，进行浸泡0.5‑2h，将浸泡后的基底PDMS/PSf膜取出，于控制温度为30‑60℃和相对湿度为30‑50％中进行第一次干燥6‑12h，即得到带有PVA层的PDMS/PSf膜。6.根据权利要求5所述的超薄蜂窝状金属‑有机骨架混合基质膜(MOFMMMs)的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中，所述的金属盐为三水合硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)，配体分子为均苯三酸(H3BTC)，模板化聚合物分子为聚丙烯酸(PAA)；模板化的MOFs为PCuBTC；制备聚合物分子模板化MOFs的具体步骤为：S1：用DMF、乙醇和水配制混合溶液，搅拌3min；S2：将一定质量的不同分子量的PAA溶于上述混合溶液中；不同分子量的PAA为3000‑5000；S3：将60‑80mmol/L的H3BTC和110‑130mmol/L的Cu(NO3)2·3H2O加入上述溶液中搅拌2‑10min，PAA与H3BTC的质量比为1:1‑1：5；S4：将三乙胺在搅拌下用微量注射剂注入上述混合溶液中，静置反应6‑24h；S5：将制备的PCu