[发明专利]一种ZIF-8/6FDA-BI：DAM(1:1)杂化膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种ZIF‑8/6FDA‑BI：DAM(1:1)杂化膜及其制备方法和应用。该ZIF‑8/6FDA‑BI：DAM(1:1)杂化膜以6FDA‑BI：DAM(1:1)为基质，以ZIF‑8为填料，以该ZIF‑8/6FDA‑BI：DAM(1:1)杂化膜的总质量为100％计，填料ZIF‑8的质量分数为10wt％‑40wt％。本发明还提供了上述ZIF‑8/6FDA‑BI：DAM(1:1)杂化膜的制备方法。本发明的ZIF‑8/6FDA‑BI：DAM(1:1)杂化膜具有高MOFs负载量且界面无缺陷，可以用于分离H₂/CH₄混合气、CO₂/CH₄混合气。

技术领域

本发明涉及一种分离膜及其制备方法，尤其涉及一种ZIF-8/6FDA-BI：DAM(1:1)杂化膜及其制备方法，属于气体分离技术领域。

背景技术

膜分离技术作为一类节能型气体分离技术以其能耗低、成本低、效率高、占地面积小等优点脱颖而出，成为目前的研究热点。常见的气体分离膜材料包括聚合物膜、无机膜及杂化膜等。其中，杂化膜也叫混合基质膜(MMMs)是基于无机材料/聚合物制备而成的一种膜材料，兼具聚合物膜易加工以及无机膜稳定性高、分离性能优异的优点，同时又克服了渗透率和选择性不能同时提高的问题，受到了科研人员的广泛关注。常用的分散相有沸石分子筛、碳纳米管、介孔及无孔纳米材料、金属有机框架材料等。金属有机框架材料(MOFs)因比表面积较大、多孔且孔道结构可调、含有不饱和金属位点、表面可修饰的优点，使其成为制备杂化膜的理想分散相。

要进一步优化杂化膜的分离性能，就必须提高MOFs掺杂量以最大可能发挥MOFs的独特分子筛分特性。然而随着填料含量增加，两相相容性变差，杂化膜容易出现颗粒团聚、链段僵化、相界面缺陷结构等问题，所以制造具有高填充量的无缺陷的杂化膜充满挑战性，一般填充量不会超过30wt.％。为了改善界面缺陷，提高膜材料的分离性能，需对其进行改性处理，交联是最简单而又有效的改性方法。

CN105289337A公开了一种可交联聚酰亚胺气体分离膜及制备方法。具体提供了一种可交联聚酰亚胺气体分离膜的制备方法。首先合成聚酰亚胺聚合物，然后对聚酰亚胺聚合物功能化修饰，将其涂膜后在真空或惰性气氛下，120-220℃化学交联24h。其中CO₂/CH₄选择性交联后最高达到46，比交联前提高了64％。但是，该方法采用真空或惰性气氛交联且交联24h，操作复杂且能耗较高，而选择性提升较少。

CN110433668A公开了一种UiO-66-NH₂与PIM-1原位交联基质膜及其制备方法。采用UiO-66-NH₂为无机填料，PIM-1为聚合物。MOF与PIM-1原位交联复合基质膜的CO₂通量提高了近一倍，而且CO₂/CH₄选择性由PIM-1膜的12.3和UiO-66-NH₂/PIM-1共混膜的12.0提高到31.9。但是，该方法采用UIO-66与聚合物单体共聚，随后后处理得到交联膜，该工作中MOFs的最高负载量为38％，该制备工艺复杂，尚未报道H₂/CH₄的分离性能。