[发明专利]一种在不锈钢基底上快速生长ZIF-8膜的方法

说明书

本发明公开了一种在不锈钢基底上快速生长ZIF‑8膜的方法，属于MOF膜制备技术领域。具体步骤：(1)使用乙醇超声清洗不锈钢基底；(2)将金属盐与有机配体溶于溶剂中，混合均匀后静置得到混合溶液；(3)将步骤(1)所得到的清洗后的不锈钢基底置于步骤(2)中所述的混合溶液中，外加恒电流合成金属有机框架薄膜。本发明通过外加恒电流法来制备，操作步骤简便、合成时间短、投入成本低且生产效率高，制得的MOF膜在气体分离领域具有优异的性能。

技术领域

本发明属于MOF膜制备技术领域，具体涉及一种在不锈钢基底上快速生长ZIF-8膜的方法。

背景技术

为了获得纯净的能源气体或者化工原理，分离是化工工业生产中必不可少的一个环节。但因为物质的物理性能相近，用传统的吸收，精馏方法设备和操作维修成本大。膜分离因为依靠分子筛分的原理，设备和操作成本低，近十几年发展迅速。目前的市场以聚合物膜为主，部分是因为它们的生产成本低，并且展示高通量和机械柔韧性。但是，聚合物膜寿命短，热量低和化学稳定性和低选择性。

由金属离子或金属离子簇和有机配体构成的金属有机框架(MOF)材料表具有规则的晶格、相对明确的孔结构和有趣的属性。作为新型的多孔固体材料，MOF吸引了各种包括分离膜在内的工业应用。许多报告讨论了MOF和MOF薄层的合成与应用，但相对较少解决了在商用且坚固的基底上制备MOF气体分离膜，并且现阶段的MOF气体分离膜的制备工艺复杂，成本高，难以实现MOF膜工业化生产以及在实际操作条件下的长期稳定性。本课题组自主研发了一种利用电场快速制备金属有机框架膜的方法，该方法步骤简单，所需时间远远短于其他常用方法，但该方法所用的基底为阳极氧化铝，并且为了使基底具有导电性，需使用磁控溅射法在表面镀上一层导电金属，成本极高。要扩展该方法的应用，必须要解决昂贵基底的问题。

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在不锈钢基底上快速生长ZIF-8膜的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现。

在不锈钢基底上快速生长ZIF-8膜的方法，包括以下步骤：

(1)使用乙醇超声清洗不锈钢基底；

(2)将金属盐与有机配体溶于溶剂中，混合均匀后静置得到混合溶液；

(3)将步骤(1)所得到的清洗后的不锈钢基底置于步骤(2)中的混合溶液中，外加恒电流合成金属有机框架薄膜。

优选的，步骤(1)所述超声清洗的时间为5～30分钟。

优选的，步骤(1)中的不锈钢基底是不锈钢烧结片、不锈钢网、不锈钢中空纤维；进一步优选的，不锈钢中空纤维外表面平均孔径1～3μm。

优选的，步骤(2)的金属盐为二水合醋酸锌，有机配体为二甲基咪唑，溶剂为甲醇。

优选的，步骤(2)混合溶液中的金属盐浓度为0.01～0.1mol/L，金属盐与有机配体的摩尔比为0.1～1：1。

优选的，步骤(3)中静置的时间为12～24小时。

优选的，步骤(3)中所需要的外加恒电流为1～10mA·cm^-2，合成的时间为10～30分钟。

本发明所述的外加恒电流法一步制备金属有机框架膜，在实际操作中，可以节约很多时间，极大简化操作步骤。并且此法制备出的膜表面无明显缺陷，与基底接触良好无明显裂缝

与现有技术相比，本发明具有如下优点：