[发明专利]一种镧系氟化物多孔纳米片填充的混合基质膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜，其特征在于，包括下述质量分数的组分：镧系氟化物二维多孔纳米片0.5％～30％，聚氧乙烯基高分子70％～99.5％；所述镧系氟化物二维多孔纳米片为分散相，所述聚氧乙烯基高分子为连续相；

所述镧系氟化物二维多孔纳米片由直径为0.5～20nm的纳米颗粒组装成氟-镧系金属单原子层，且层与层之间通过乙酸根交替堆积排列而成的纳米片结构；其中层间距为0.344nm，所述纳米片的平均孔径为0.1～10nm。

2.一种如权利要求1所述的镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)将镧系氟化物二维多孔纳米片加入至复合溶剂中进行超声分散，得镧系氟化物二维多孔纳米片溶液；

(2)将聚氧乙烯基高分子加入至复合溶剂中，得聚氧乙烯基高分子溶液；

(3)将镧系氟化物二维多孔纳米片溶液与聚氧乙烯基高分子溶液混合均匀得铸膜液，将铸膜液脱泡并倾倒于洁净的聚四氟乙烯培养皿，待溶剂挥发、真空干燥即得混合基质膜。

3.根据权利要求2所述的镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述镧系氟化物二维多孔纳米片采用如下方法制备，具体步骤如下：

(a)在氮气气氛中，将水溶性镧系金属盐与乙酸钠水溶液混合搅拌均匀，得到混合液；

(b)将含氟盐水溶液加入至所述混合液中发生沉淀反应，得到镧系氟化物二维多孔纳米片。

4.根据权利要求3所述的镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述混合液中水溶性镧系金属盐的浓度为5～100mg/mL，且所述水溶性镧系金属盐与乙酸钠的摩尔比为1:(1～10)；所述混合搅拌的温度为7℃～50℃；其中所述水溶性镧系金属盐包括镧、铈、镨或钕的硝酸盐、氯酸盐、氯化物、乙酸盐中的一种或多种混合。

5.根据权利要求3或4所述的镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(b)中所述含氟盐水溶液的浓度为5～100mg/mL，所述含氟盐水溶液与所述混合液按照氟与镧系金属的摩尔比为(0.1～10):1混合；所述沉淀反应的温度是15～25℃，时间为0.5～24h；所述含氟盐水溶液包括氟化铵、氟化钠、氟化钾、氟硼酸钾、氟硅酸钾、四丁基氟化铵中的一种或多种混合的水溶液。

6.根据权利要求2所述的一种镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将聚氧乙烯基高分子加入到复合溶剂中，在80℃下回流搅拌1～3h，得质量分数为3％～15％的聚氧乙烯基高分子溶液。

7.根据权利要求2或6所述的一种镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述复合溶剂由乙醇和水按照质量比为7:3混合而成。

8.根据权利要求2所述的一种镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述溶剂挥发的温度为15～25℃，时间为24～72h；所述真空干燥的温度为40℃～60℃，时间为24～48h。

9.一种如权利要求1所述的镧系氟化物二维多孔纳米片填充的混合基质膜在气体分离中的应用。