[发明专利]一种混合金属有机骨架膜的合成方法及应用

权利要求书

1.一种混合金属有机骨架膜的合成方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备金属有机骨架颗粒：将金属盐A和有机配体A加入溶剂A中，混合均匀后获得合成溶液，将合成溶液进行溶剂热反应，反应结束后，待其自然冷却后洗涤、干燥，获得金属有机骨架颗粒；

(2)制备混合金属凝胶：将金属盐B加入溶剂B中，分散均匀，然后加入螯合剂，继续恒温搅拌反应，得到金属溶胶，将金属有机骨架颗粒加入所得金属溶胶中，混合均匀并冷却至室温后加入有机配体B搅拌均匀，得到含有金属有机骨架颗粒的混合金属凝胶；

(3)合成混合金属有机骨架膜：取步骤(2)得到的含有金属有机骨架颗粒的混合金属凝胶涂覆到基底上然后进行热处理，自然冷却至室温，将合成的膜取出用溶剂C浸泡并干燥，得到所述的混合金属有机骨架膜。

2.根据权利要求1所述的混合金属有机骨架膜的合成方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的金属盐A中的金属元素为Zn、Al、Fe、Cu、Ti、Cr、Co、Ni、Mg、Zr、Nb、Mo、Mn、Sm、Gd中的一种；所述金属盐A为金属的硝酸盐、氯化盐、碳酸盐、硫酸盐或醋酸盐；

步骤(1)中所述的所述有机配体A为2-咪唑甲醛、2-甲基咪唑、4-溴咪唑、咪唑、苯并咪唑、对苯二甲酸、均苯三甲酸、2-氨基对苯二甲酸、1，4-苯二甲酸中的一种；

步骤(1)中所述金属盐A与有机配体A的物质的量之比为1∶0.5～8，优选1∶1～2；

步骤(1)中所述溶剂A为溶剂D、溶剂D与水的混合液、氢氟酸与水的混合液中的一种，其中溶剂D为甲醇、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、辛醇、乙醇中的至少一种；

步骤(1)中所述的溶剂热反应是指在衬有聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中于40～300℃热处理6～72小时。

3.根据权利要求1所述的混合金属有机骨架膜的合成方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的金属盐B中的金属元素为Zn、Al、Fe、Cu、Ti、Cr、Co、Ni、Mg、Zr、Nb、Mo、Mn、Sm、Gd中的一种；所述金属盐B为金属的硝酸盐、氯化盐、碳酸盐、硫酸盐或醋酸盐；

步骤(2)中所述的溶剂B为一元醇、二元醇及醇类的衍生物，优选为乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇乙醚或乙二醇甲醚中的一种；

步骤(2)中所述的螯合剂为乙醇胺、乙二胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基乙醇、三乙胺、二乙烯三胺或氨水中的一种，优选为乙二胺、乙醇胺或氨水中的一种；

步骤(2)中所述有机配体B为2-咪唑甲醛、2-甲基咪唑、4-溴咪唑、咪唑、苯并咪唑、对苯二甲酸、均苯三甲酸中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的混合金属有机骨架膜的合成方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的溶剂B的体积用量以金属盐B的质量计为0.5～50mL/g，优选为2～22mL/g；

步骤(2)中所述的所述螯合剂与金属盐B的物质的量之比为1∶0.5～8，优选1∶1～3；

步骤(2)中所述金属盐B与有机配体B的物质的量之比为1∶0.5～12，优选为1∶1～5。

5.根据权利要求1所述的混合金属有机骨架膜的合成方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的金属凝胶为步骤(1)中制备的金属中的至少一种；

步骤(2)中所述的金属有机骨架颗粒的用量满足金属有机骨架颗粒与金属凝胶生成的金属有机骨架颗粒质量之比为0～50％，优选为0～20％。

6.根据权利要求1所述的混合金属有机骨架膜的合成方法，其特征在于：

步骤(3)中所述的基底的构型为平板式、管式或中空纤维式；

步骤(3)中所述的基底的材质为聚丙烯、聚乙烯、氧化铝、二氧化钛、铜、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、纤维素或锌，优选为聚砜、聚醚砜、阳极氧化铝、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚醚酰亚胺或聚丙烯腈。

7.根据权利要求1所述的混合金属有机骨架膜的合成方法，其特征在于：

步骤(3)中所述的热处理是指在60～250℃热处理12～48h。