[发明专利]一种超薄g-C

说明书

本发明公开了一种超薄g‑C₃N₄/MOF杂化膜及其制备方法。该制备方法包括步骤：（1）g‑C₃N₄粉末的制备；（2）g‑C₃N₄二维纳米片溶液的制备；（3）g‑C₃N₄/金属离子复合液的制备；（4）将g‑C₃N₄/金属离子复合液与配制好的有机配体溶液依次通过旋转涂覆技术沉积在多孔载体上，生长成负载在多孔载体上的超薄g‑C₃N₄/MOF杂化膜。本发明的g‑C₃N₄/MOF的方法适用于多种杂化膜的制备，具有广阔的应用前景。同时简单易行，不使用有毒有害的溶剂，不会造成二次污染，可大批量工业化生产。

技术领域

本发明属于分离膜材料技术领域，具体涉及一种超薄g-C₃N₄/MOF杂化膜及其制备方法。

背景技术

随着人们生活质量的提高，全世界对清洁能源的需求量越来越大，而化石能源的日益枯竭，也让能源的二次重复使用变得尤为重要。如何进行高效的分离成为各国科学家研究的热点。与其他分离技术相比，膜分离技术有着巨大的优势。传统技术，如低温蒸馏、吸附、冷凝等要求气液相变。这个相变过程需要外加巨大的能量消耗，加大了分离成本。而膜分离并不需要相变，耗能大大降低。此外，膜分离装置相对简单，膜制备过程简单，这也是其优势所在。所以，开发清洁有效的膜材料应用于膜分离过程是很多研究者的研究目标。

在分离领域，聚合物膜是目前在工业中应用最普遍的膜材料，这主要是由于聚合物膜的成本低廉且易于制备。然而，膜分离的经济效益主要是由选择性和透量决定的。一方面，低选择性意味着需要多级分离过程，这将增加操作复杂度和操作成本；另一方面，低透量会增加模组件的使用时间导致产率低下。因此，在实际应用中，膜需要有合适的孔径，既要有较高的透量又要有高的选择性。对于聚合物膜来说，由于结构的无序性，很难同时拥有高选择性和高透量。而沸石分子筛膜的孔径比较均一而且孔道固定，因此在气体分离中拥有较高的性能。但是沸石膜难以修饰的特点限制了其在气体分离领域的广泛应用。而MOF材料与此截然不同，这是因为MOF材料的孔径结构和尺寸是可以通过一系列简单操作进行调控。但传统MOF膜的制备方法能耗大，过程繁琐，厚度也不满足工业应用的要求。将二维材料与MOFs材料杂化，不仅能优化二者本身的特性，还能创造新的特质。这种复合物具有极大的应用前景。目前报道的二维与MOF材料的复合物中，与石墨烯杂化的较多，但石墨烯成本很高，制备过程复杂且污染环境。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点与不足，提供了一种超薄g-C₃N₄/MOF杂化膜及其制备方法。

本发明通过如下技术方案实现。

一种超薄g-C₃N₄/MOF杂化膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）g-C₃N₄粉末的制备：将双氰胺或三聚氰胺放入马弗炉中，空气气氛中热处理后，冷却至室温，得到g-C₃N₄粉末；

（2）g-C₃N₄二维纳米片溶液的制备：将g-C₃N₄粉末分散于溶剂中，超声处理，离心，取上清液，得到g-C₃N₄二维纳米片溶液；

（3）g-C₃N₄/金属离子复合液的制备：在g-C₃N₄二维纳米片溶液中加入金属盐，超声处理，得到g-C₃N₄/金属离子复合液；