[发明专利]一种制备玻璃纤维-金属有机框架复合薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种制备玻璃纤维‑金属有机框架复合薄膜的方法。洗净后的玻璃纤维膜分步用3‑氨丙基三乙氧基硅烷和戊二醛修饰，随后交联上生物分子得到生物分子修饰的玻璃纤维膜，然后溶于含金属离子的溶液，再加入含配体的溶液进行反应，反应结束后依次经清洗烘干得到玻璃纤维膜修饰的金属有机框架复合薄膜，不同浓度的金属离子溶液和不同浓度的配体溶液生成不同的金属有机框架材料，最终得到不同的玻璃纤维膜修饰的金属有机框架复合薄膜。本发明解决了惰性基底表面金属有机框架材料成膜难的问题，实现了稳定的玻璃纤维‑金属有机框架复合薄膜的制备，具有高的负载率，复合薄膜能实现对多种有机危害物的吸附，且在各种极端环境下稳定工作。

技术领域

本发明涉及制备高性能复合薄膜的新方法，具体涉及了一种制备玻璃纤维-金属有机框架复合薄膜的方法，及其制备的玻璃纤维-金属有机框架复合薄膜在有机有害物富集中的应用。

技术背景

纤维膜在现代能源、农业、食品、环境和医药领域的分离、传感、吸附和催化应用中起着关键作用。杂化膜可以克服传统膜单一的功能，与纳米材料的结合表现出增强的功能甚至协同的特性，引起广泛关注。目前，制备纤维-MOFs杂化膜有两个基本难点，即选择合适的纤维基底以及高效的MOFs生长策略。

常用的纤维膜有两种类型，包括合成聚合物纤维(SPF)，例如聚丙烯腈，聚氨酯，聚丙烯，聚偏氟乙烯和尼龙，以及源自生物体的蛋白质纤维(例如蚕丝和蜘蛛纤维)。SPF来源广泛且价格便宜，但表面功能位点匮乏。生物纤维富含功能性位点可以促进纳米材料的成核和生长，然而，成本高且制造复杂限制其进一步应用。此外，目前多关注纤维膜表面MOFs的生长，对纤维膜自身的稳定性关注不够。

近年来，仿生矿化生长是新发展起来的一种纳米材料原位生长的方法，已有的工作表明生物分子/生物分子装置(DNA，酶，细胞和蛋白质/蛋白质-纤维膜)可以通过仿生矿化作用触发MOF的生长，具有增强甚至保护的功能。然而限制在于难以进一步利用功能性生物分子MOF纳米颗粒来制备膜，蛋白质纤维膜(例如静电纺丝蛋白)之类的生物纤维膜不易获得且价格昂贵。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种制备玻璃纤维-金属有机框架复合薄膜的方法及在其水体中有机危害物吸附处理中的应用，在惰性基底玻璃纤维膜表面修饰生物分子后仿生矿化生长MOFs制备复合薄膜，用于水中有机危害物的收集。

本发明采用的技术方案：

玻璃纤维-金属有机框架复合薄膜的制备方法包括以下具体步骤：

1)将洗净后的玻璃纤维膜分步用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和戊二醛(GA)修饰，修饰完后再用生物分子进行交联得到生物分子修饰的玻璃纤维膜；

2)将步骤1)得到的生物分子修饰的玻璃纤维膜先溶于金属离子A溶液中，然后再加入配体B溶液进行振荡反应，金属离子A溶液与配体B溶液在生物分子修饰的玻璃纤维膜上反应生成金属有机框架材料MOFs，反应结束后依次经清洗烘干得到金属有机框架材料修饰的玻璃纤维复合薄膜GF@MOFs。

所述的玻璃纤维包括玻璃纤维布、玻璃纤维纱、中空玻璃纤维管、短切玻璃纤维；也可以用玻璃制品代替玻璃纤维，玻璃制品包括毛细玻璃管、玻璃片、玻璃板、玻璃砖、物理化学改性玻璃和化学改性玻璃。

所述步骤1)中，3-氨丙基三乙氧基硅烷用丙酮稀释，且3-氨丙基三乙氧基硅烷和丙酮的体积比为(1：199)-(1：4)；戊二醛用去离子水稀释，且戊二醛与水的体积比为(1：199)-(1：9)；生物分子用去离子水溶解，生物分子的浓度为0.5mg mL^-1-20mg mL^-1。