[发明专利]一种用于CO2

说明书

本发明涉及膜分离技术领域，提供了一种用于CO₂脱除的膜材料及制备方法与应用。其中，制备方法包括以下步骤：S1、MAF‑7晶种的制备；S2、将合成的MAF‑7晶种涂覆到多孔支撑体表面，得到晶种化支撑体；S3、将锌源、有机配体和氨水在溶剂中配制MAF‑7膜的前驱液，将步骤S2得到的晶种化支撑体置入前驱液中，置于密闭反应容器中在20～120℃下反应1～24h；S4、反应完成后，冷却至室温，洗涤，干燥，制得MAF‑7膜。本发明通过二次生长的方法来制备MAF膜，通过晶种层来诱导MAF‑7晶体在载体上生长，从而得到连续致密的MAF‑7膜材料。该膜在天然气和烟道气脱碳上具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种用于CO₂脱除的膜材料及制备方法。

背景技术

金属有机骨架材料由于其巨大的比表面积，出色的孔隙率和较高的化学稳定性而引人注目，其中研究最多的是ZIF-8，但是ZIF-8膜材料在脱碳研究中分离性能有待提高。通过等电子N原子取代ZIF-8中的C-H部分可以为客体结合提供路易斯碱的活性位点来制备金属多氮唑骨架(MAF)(Advanced Materials 2011,23(10),1268-1271)。因此金属多氮唑骨架(MAF)在二氧化碳捕集、气体分离、有机溶剂脱水领域有很好的应用前景(Microporousand Mesoporous Materials 2012,157,42-49)。将MAF制备成膜将成为很大的挑战。目前参照MOF膜的制备方法主要有原位生长法、二次生长法和电化学生长法。原位生长法是指对载体不进行任何处理，膜层直接生长在载体上。虽然该方法操作简单，但不利于异质成核差的膜进行生长，会导致膜层直接从载体上脱离。

发明内容

本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供了一种用于CO₂分离的膜材料，并提出了以纳米晶体来诱导MAF-7膜生长的制备方法。本发明目的基于以下技术方案实现：

本发明目的第一方面，提供了一种用于CO₂脱除的膜材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将锌源、有机配体3-甲基-1，2，4-三氮唑溶解于溶剂中，配制成混合液，得到MAF-7晶种；

S2、将合成的MAF-7晶种涂覆到多孔支撑体表面，得到晶种化支撑体；

S3、将锌源、有机配体和氨水在溶剂中配制MAF-7膜的前驱液，将步骤 S2得到的晶种化支撑体置入所得前驱液中，置于密闭反应容器中在20～120℃下反应1～24h；

S4、反应完成后，冷却至室温，洗涤，干燥，制得MAF-7膜。

本发明通过二次生长的方法来制备MAF膜，通过晶种层来诱导MAF-7 晶体在载体上生长，从而得到连续致密的MAF-7膜材料。

优选地，步骤S1和步骤S3中所述锌源包括ZnCl₂、Zn(NO₃)₂·6H₂O、 (CH₃COO)₂Zn·2H₂O、ZnO、Zn(OH)₂中的一种或多种；所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、丙酮、DMF中的一种或多种。

优选地，步骤S1中所述锌源和有机配体的摩尔用量比为1：1～24。

优选地，步骤S2中所述晶种涂覆方法包括浸涂法、擦涂法；所述多孔支撑体包括多孔莫来石、多孔氧化铝、多孔镍网和多孔不锈钢支撑体。

优选地，所述浸涂法具体包括：将步骤S1中的MAF-7晶体在溶剂中配置成0.025％～0.5％晶种悬浮液，然后将多孔支撑体光滑一侧接触悬浮液 40～100s，在50～80℃烘箱干燥10～40min，再重复两次得到具有MAF-7晶种的载体，即晶种化支撑体；