[发明专利]金属有机骨架ZIF-67-PVDF中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属有机骨架ZIF‑67‑PVDF中空纤维膜的制备方法。所述方法先将质量比为7.5～15：30的乙酰丙酮钴和聚偏氟乙烯加入1‑甲基，2‑吡咯烷酮的中，加热搅拌至混合均匀后以混合溶液作为铸膜液，采用中空纤维膜纺丝技术，制得ZIF‑67‑PVDF的中空纤维膜。本发明采用一步法将膜的形成和金属有机骨架的生长相结合，制得的ZIF‑67‑PVDF中空纤维膜具有很好的连续性和完整性，在气体分离方面表现出了良好的性能，H₂/CO₂,H₂/N₂和H₂/CH₄的分离因子分别达到了6.85，9.61和11.29，且在高温环境下能够长时间循环使用，在分离气体处理污染物方面有很大的应用潜能。

技术领域

本发明属于环境纳米材料制备技术领域，涉及一种金属有机骨架ZIF-67-PVDF中空纤维膜的制备方法。

背景技术

在工业化的迅速发展的今天，环境与能源问题逐渐成为人们关注的焦点。化石燃料的燃烧大量排放的二氧化碳是导致全球变暖的主要原因。烟道气的主要组成包括二氧化碳和氮气。另一方面，天然气的重要组成包括氢气和二氧化碳，沼气的主要组成包括甲烷和二氧化碳。因此，对这些小分子气体的分离具有重要意义。然而传统的分离方法分离效果差，耗费成本相对较高。因此，需寻找能够用于分离这些小分子气体的有效方法。

金属有机骨架是一种有序多孔材料，其具有均一的孔径，表现出了良好的选择性和渗透性，在分离气体的方向上具有良好的发展前景。王焕廷课题组(Chem.Commun10.1039/c0cc04734a)首次报道了通过对向扩散法制得的金属有机骨架复合膜，但这种方法将金属骨架的生长和膜的形成过程割裂开来，导致制备过程中步骤繁琐，同时气体的分离效率较低，H₂/N₂的理想分离因子仅有4。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高效的气体分离效率的金属有机骨架ZIF-67-PVDF中空纤维膜的制备方法，该方法通过中空纤维纺丝技术，制备连续完整的ZIF-67-PVDF中空纤维膜。

实现本发明目的技术方案如下：

金属有机骨架ZIF-67-PVDF中空纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将质量比为7.5～15：30的乙酰丙酮钴和聚偏氟乙烯(PVDF)加入1-甲基，2-吡咯烷酮(NMP)中，加热搅拌至混合均匀得到铸膜液；

步骤2，将铸膜液进行中空纤维膜纺丝，内芯液为100～300g/L的二甲基咪唑溶液，外部液为水溶液，得到ZIF-67-PVDF中空纤维膜。

优选地，步骤1中，所述的聚偏氟乙烯的浓度为25～35g/L。

优选地，步骤1中，所述的乙酰丙酮钴和聚偏氟乙烯的质量比为10～15:30。

优选地，步骤1中，加热温度为55～65℃。

优选地，步骤2中，所述的内芯液为200～300g/L的二甲基咪唑溶液。

优选地，步骤2中，中空纤维膜纺丝温度为20～25℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明方法通过一步法制得的ZIF-67-PVDF中空纤维膜具有很好的连续性和完整性，在气体分离方面表现出了良好的性能，H₂/CO₂,H₂/N₂和H₂/CH₄的分离因子分别达到了6.85，9.61和11.29，均超过了罗伯森上限，且在高温环境下能够长时间循环使用。同时，在制作工艺上膜的形成和金属有机骨架的生长结合在一起，过程简单，在分离气体处理污染物方面有很大的应用潜能。

附图说明