[发明专利]一种利用原位电场制备双配体膜的方法及制得的双配体膜

说明书

本发明公开了一种利用原位电场制备双配体膜的方法及制得的双配体膜，该方法包括：（1）将二水合醋酸锌和二甲基咪唑混合后溶于溶剂中，得到溶液A，将苯并咪唑溶于溶剂中，得到溶液B；（2）将所述步骤（1）中溶液A加入到溶液B中，混合静置，适量混合溶液作为前驱液；（3）将基底浸入所述步骤（2）中的前驱液中，外加电流进行反应后得到所述双配体膜。本发明通过原位电场法来制备双配体膜，简便快速，极大地提高了生产效率，且具有很好的通用性。通过原位电场法制备的双配体膜表面无明显缺陷，且与基底接触良好无明显裂缝。本发明所使用的简单高效的原位电场法可在常温常压下完成，对基底无特殊要求，为放大化生产提供了可能。

技术领域

本发明属于气体分离技术领域，具体涉及一种利用原位电场制备双配体膜的方法及制得的双配体膜。

背景技术

现代化工工业生产中，环境的可持续性和经济的效益性是重要的参考指标。对于一些清洁的能源气体以及重要的化工原料，由于物理性质(如分子尺寸、熔沸点等)和化学性质(酸性、碱性和不稳定性等)的相似，使得分离难度大大增加。一方面，对于清洁的能源气体，例如甲烷，人们希望得到高纯度的甲烷，就需要投入一定的成本进行分离。而传统的分离方式-溶液吸收法有很多缺点。以氨溶液吸收法为例，其操作太复杂且花费成本高，氨溶液的存在也会对设备进行腐蚀，另外吸收气体后的溶液进行再生时也比较困难。所以此方法在经济效益方面并没有太大优势。另一方面，对于重要的工业原料，例如乙醇和乙酸乙酯的分离，由于二者沸点相近容易形成共沸物，传统的分离方式如精馏能耗也比较大，这大大增加了工业产品的成本。

膜分离技术由于其能耗低、效率高以及操作简便，被认为是很有前景的分离技术。依据膜材料的不同，可以分为如下几类：聚合物膜、陶瓷膜、混合基质膜和金属有机骨架膜。目前聚合物膜由于其成本低和制备简便，在市场上占有主导地位，但该膜在高原料流压力下容易塑化，进而降低其分离性能。陶瓷膜不易塑化，但易脆且制备过程复杂。混合基质膜集聚合物膜和陶瓷膜的优点于一身，但其中的无机颗粒填充物在聚合物基质中容易发生团聚、分散不均匀。由于无机颗粒与有机聚合物基质兼容性不太好，容易造成空穴，进而降低其分离能力。金属有机骨架膜，由于其具有永久的孔隙率且孔径分布均一，因此是一种有发展前景的气体分离材料。该领域的难点在于：如何制备出具有连续可调节孔径能力的金属有机骨架膜。

发明内容

为了解决目前膜分离技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种利用原位电场制备双配体膜的方法及制得的双配体膜。

本发明目的通过以下技术方案实现。

一种利用原位电场制备双配体膜的方法，包括以下步骤：

(1)将二水合醋酸锌和二甲基咪唑混合后溶于溶剂中，得到溶液A，将苯并咪唑溶于溶剂中，得到溶液B；

(2)将所述步骤(1)中溶液A加入到溶液B中，混合静置后得到混合溶液并作为前驱液；

(3)将基底浸入所述步骤(2)中的双配体膜的前驱液中，反应后干燥得到所述双配体膜。

优选的，所述步骤(1)的溶液A中二水合醋酸锌与二甲基咪唑的摩尔比为1：2，二甲基咪唑与苯并咪唑的摩尔比为(4～20)：1。

优选的，溶液A中二水合醋酸锌的浓度为0.05mol/L，溶液B中苯并咪唑的浓度为0.01～0.05mol/L。

溶液A中溶剂为甲醇，溶液B中溶剂为二甲基甲酰胺。

优选的，步骤(1)所述溶液的制备中各物质比例关系如下：

二水合醋酸锌与二甲基咪唑的摩尔比为1：2，二甲基咪唑与苯并咪唑的摩尔比为(4～20)：1。

进一步优选的，将溶液A加入到溶液B中需混合静置长达2-4h。更进一步优选的，步骤(3)所述一步合成的双配体膜，外加电流为0.5-0.7mA·cm^-2，反应时间为15-25分钟。