[发明专利]一种高性能金属有机骨架膜及其在丙烯与丙烷高效分离中的应用

说明书

本发明公开了一种高性能金属有机骨架膜及其在丙烯与丙烷高效分离中的应用。本发明的金属有机骨架膜具有膜表面形态致密，膜的厚度薄，膜的厚度为200~205nm；本发明的金属有机骨架膜对丙烯与丙烷展现出优异的分离性能，能很好的应用于丙烯与丙烷的高效分离，等组分的分离系数达到300以上，为目前膜材料中的最高分离系数。

技术领域

本发明属于金属有机骨架膜制备技术和气体分离技术领域，具体涉及一种高性能金属有机骨架膜及其在丙烯与丙烷高效分离中的应用。

背景技术

随着人类社会的进步，人们对工业产品的纯度提出了越来越高的要求。在重要的化工产品分离中，分离技术直接影响到了企业的投入。采用高效的分离技术分离重要的化工产品，是整个化工行业的追求。对于一些化工原料来说，由于物理性质以及化学性质的相近，其分离难度大大增加。以烯烃烷烃的分离为例，由于分子量和分子直径的相近，在工业分离中，需要建造大量的精馏塔实现有效的分离。然而，传统的分离方式弊端明显，主要体现在巨大的设备投入和能量消耗之上。烯烃和烷烃的分离已经被很多国家认为是需要继续攻克的难题之一，即使是采用传统的分离方式，对技术的要求仍然很高。这一系列的难关直接导致重要化工原料的生产成本的提高，降低了企业的经济效益，巨大的能量消耗也不利于人类社会的长期发展。因此开发一种具有高效节能特征的分离技术具有重要的意义。

随着人们的不断探索，越来越多的人开始认同，膜分离技术将成为人类社会的新一代分离技术，这主要得益于膜分离技术就有高效节能的优势。目前部分商业化的气体分离膜主要为聚合物膜，但是聚合物膜的选择性和透量两方面很难达到均衡，同时在长期的操作稳定性、耐热性等多方面仍存在着问题。因此探求新型的膜材料成为当下研究的热点问题。近几年金属有机骨架材料由于具有均匀可调控的孔径等一系列优点，被认为是极具希望的可用于分子筛分的膜材料。目前来说，金属有机骨架膜的发展需要解决的主要问题之一为如何制备真正的具有优异分离性能的膜。一般来说，选择了合适的膜材料后，膜的分离性能很大程度上与制备方法有关。优良的制备方法不仅简单高效，易于放大化，还能尽可能的减少膜的自身缺陷，从而达到分离性能的最大化。然而，尽管目前很多种制备金属有机骨架膜的方法都被开发出来，真正简单的高效易于放大生产的制备方法少之又少，能具备高效的分离性能的金属有机骨架膜则是更少。因此，如果能用一种简单的方法制备出高质量的金属有机骨架膜，并且展现出优异的分离性能，则对工业的发展具有重大意义。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高性能金属有机骨架膜。该金属有机骨架膜形态致密，对分子大小相近的混合气体具有高效的分离性能，包括具有对丙烯与丙烷的分离性能。

本发明的目的还在于提供所述的一种高性能金属有机骨架膜在丙烯与丙烷高效分离中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种高性能金属有机骨架膜，膜表面形态致密无缺陷，膜的厚度为200~205nm，对丙烯与丙烷具有良好的分离效果，是高质量的金属有机骨架膜。

进一步地，所述的一种高性能金属有机骨架膜通过如下方法制备得到，具体包括如下步骤：

将基底浸入金属盐与有机配体的混合溶液中，通电施加电场进行反应，在基底表面形成所述金属有机骨架膜。

更进一步地，所述基底为多孔导电材料，具有良好导电性及高的孔隙率。

更进一步优选的，所述基底包括不锈钢网、泡沫镍、阳极氧化铝或多孔聚合物薄膜。

优选的，所述多孔聚合物包括聚丙烯膜或聚碳酸酯膜。

更进一步地，所述金属盐为各类可溶性盐，包括锌的硝酸盐、锌的氯化盐、锌的乙酸盐、钴的硝酸盐、钴的氯化盐或钴的乙酸盐。

优选的，所述锌的硝酸盐包括Zn(NO₃)₂·6H₂O。