[发明专利]基于三嗪类多孔有机纳米粒子组装膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于三嗪类多孔有机纳米粒子组装膜的制备方法，以三嗪类衍生物、1,2‑二羰基化合物和醛类化合物为反应单体，在醋酸水溶液中通过Debus‑Radziszewski反应制备三嗪类多孔有机纳米粒子；再将其与阳离子聚电解质混合配制成分散液，在多孔支撑膜表面通过加压沉积过滤—化学交联法制备基于三嗪类多孔有机纳米粒子组装膜。本发明所制备的基于三嗪类多孔有机纳米粒子组装膜兼具高效染料脱盐性能和良好稳定性，可应用于染料提纯和废水处理等应用领域。

技术领域

本发明属于膜分离领域，尤其涉及一种基于三嗪类多孔有机纳米粒子组装膜的制备方法。

背景技术

膜分离作为一种高效分离技术，由于其具有能耗低、环境友好、操作过程简便等优点已广泛应用于食品、医药、化工、水处理等领域，成为当今分离科学中最重要的手段之一。到目前为止，分离膜主要是由聚合物如聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚偏氟乙烯(PVDF) 等制备而成，然而上述聚合物由于其自身缺乏有序可控的多孔结构，使所得膜通常孔径不均匀、孔隙率不高，难以实现物质的高效选择性传输和分离。

受大自然中植物和动物细胞膜中用于物质高效传输的纳米通道结构的启发，构建含有人工纳米通道结构的分离膜，实现分离膜的精准高效分离已成为了众多学者的研究热点之一。多孔有机聚合物是一类由有机结构单元通过共价键连接而形成的具有微孔或者介孔结构的新型高分子多孔材料。多孔有机聚合物种类繁多，主要包括结晶性的共价有机骨架材料和非结晶态的微孔有机聚合物。而非结晶态微孔聚合物又可分为：超交联微孔聚合物，自具微孔聚合物和共轭有机微孔聚合物等。目前，制备多孔有机聚合物常见的化学反应主要有缩合聚合反应、过渡金属催化的偶联反应和点击化学反应等(Adv.Mater,2012,24,2357-2361；Adv.Mater, 2012,24,5703-5707；J.Mater.Chem.A,2017,5,372-383)，然而上述反应通常在高温条件下进行，反应时间长，且需要贵金属催化，制备成本高，不利于规模化工业生产。

多孔有机聚合物一般具有特殊的孔道结构、可调的孔径尺寸、孔道性质和较大的比表面积，如将其用于分离膜的制备可望获得高渗透分离选择性。然而，多孔有机聚合物大多是不融不溶的固体粉末、其溶剂分散性较差，难以直接制备成膜。目前，多孔有机聚合物分离膜制备方法主要有共混涂覆、界面聚合、原位生长等，但仍存在分离层较厚、需要特殊支撑层以及层间作用力差等问题(Chem.Eur. J,2016,22,4695–4699；J.membr.sci,2018,566,197-204；Angew.Chem.Int.Ed, 2018,57,4083–4087)。因此，急需开发一种温和高效的合成方法，用以制备分散性好的多孔有机聚合物材料，进一步通过简便、可控的成膜方法制备高渗透选择性分离膜。

本发明提出以三嗪类衍生物、1,2-二羰基化合物和醛类化合物为反应单体，通过Debus-Radziszewski反应在水溶液中低温聚合制备三嗪类多孔有机纳米粒子。该方法绿色环保、温和高效，所制备的多孔有机纳米材料荷正电性强且水分散性良好，具有良好的化学和热稳定性；再将其与阳离子聚电解质混合在多孔支撑膜表面通过加压沉积过滤—化学交联法制备纳米粒子组装膜。采用上述策略构筑的膜分离层较薄，纳米通道结构易于调控，膜表面荷电性强，膜兼具有高渗透性和良好的分离选择性；此外，阳离子聚电解质含有大量活性基团，可与多孔有机纳米粒子间产生强作用力，且通过化学交联作用形成稳定的共价键，使膜具有良好的结构稳定性。因此，基于三嗪类多孔有机纳米粒子组装膜的制备方法简便可控，膜兼具高渗透选择性和良好的稳定性，对于纺织/印染行业的染料提纯和废水处理等具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种基于三嗪类多孔有机纳米粒子组装膜的制备方法。

为此，本发明的技术方案是：基于三嗪类多孔有机纳米粒子组装膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：