[发明专利]一种用于CO2

说明书

本发明涉及气体分离技术领域，特别是涉及一种用于CO₂/N₂分离的混合基质膜及其制备方法。将一维线性复合材料ZIF‑8@CNTs和高分子基质共混于混合溶剂中，获得所述用于CO₂/N₂高效分离的混合基质膜。本发明中引入了一维线性复合材料ZIF‑8@CNTs，原料成本较低，合成方法简单，其实现了与高分子基质的完全混合，克服了混合基质膜中界面缺陷的问题，且有助于CO₂/N₂分离。

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，具体是涉及一种用于CO₂/N₂高效分离的混合基质膜的制备方法。

背景技术

大气中二氧化碳浓度的增加会加剧全球温室效应。膜气分离技术被认为是分离CO₂的有效方法。与传统的气体分离技术(例如气体蒸馏或低温冷凝纯化)相比，膜式气体分离技术具有能耗低，效率高，环保，操作简单等优点。聚合物由于其低成本和易于加工而已成为制造膜的常用材料。但是，对于大多数商用聚合物膜(例如聚砜，聚酰亚胺和Pebax-1657)，在渗透性和选择性之间存在权衡关系，称为Robeson上限。由有机聚合物和无机颗粒组成的混合基质膜(MMM)的使用已被公认为是同时提高膜渗透性和选择性的有效方法。金属有机骨架(MOFs)，碳纳米管(CNTs)，石墨烯和氧化石墨烯(GO)，沸石及其衍生物等许多材料已用于制备高渗透性和选择性的混合基质膜。金属有机骨架(MOF)是由过渡金属阳离子和有机连接剂的自组装形成的高度有序的晶体微孔材料。由于MOF具有可调节的孔径，高孔隙率和比表面积，以及相对较好的热稳定性和化学稳定性，因此被认为是填充剂的理想选择。

但ZIF-8纳米颗粒的填充会导致聚合物基质中的聚集，这将导致混合基质膜的选择性降低。因此，ZIF-8纳米粒子在聚合物中的均匀分散对于提高混合基质膜的选择性非常重要。其次，由于聚合物嵌段的扩散非常低，因此添加ZIF-8纳米粒子将给气体分子的运输带来困难。ZIF-8的添加也会破坏环状聚合物链的积累，并影响混合基质膜的机械强度。为了避免ZIF-8作为填料的缺点，获得更好的晶体并改善复合性能，将具有非凡机械，导热性和疏水性的碳纳米管添加到ZIF-8中。因此，碳纳米管和ZIF-8复合材料的优势可用于制备高性能混合基质膜。

申请号为201510729065.4的专利申请公开了一种氧化石墨烯/Pebax中空纤维膜及其制备方法。虽然该方法合成的氧化石墨烯/Pebax中空纤维膜将GO用到气体分离领域，对CO₂/N₂有较好的分离能力，但是制备流程过于繁琐，经济效益和社会效益低，无法进行大规模生产。

发明内容

本发明解决的技术问题是：目前用于CO₂/N₂分离的混合基质膜存在着功能材料与有机基质的界面相容性的问题，进而提供一种用于CO₂/N₂高效分离的混合基质膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种用于CO₂/N₂高效分离的混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、将一维线性复合材料ZIF-8@CNTs和适用于混合基质膜的高分子基质材料共混于混合溶剂中，充分溶解；

S2、挥发除去混合溶剂，获得所述用于CO₂/N₂高效分离的混合基质膜；