[发明专利]一种ZIF-BN/PVA筛分膜的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种ZIF‑BN/PVA筛分膜的制备方法及其应用，属于复合材料制备技术领域，本发明首先制备ZIF‑BN，然后采用层层真空抽滤法制备ZIF‑BN/PVA筛分膜，ZIF‑BN表现出比球形ZIF更加优异的兼容性，而层层真空抽滤法制备的ZIF‑BN/PVA筛分膜材料结构紧凑、规整，避免了熔融共混法制备的筛分膜内部结构的杂乱现象。本发明克服了筛分膜材料机械强度差的缺点，所制备的ZIF‑BN/PVA筛分膜材料表现出良好的H₂/CO₂的筛分能力和机械强度。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及应用于混合气体分离的一种筛分膜，具体涉及一种ZIF-BN/PVA筛分膜的制备方法及其应用。

背景技术

合成气的主要成分为氢气（H₂）和二氧化碳（CO₂），工业上一般采用变压或变温吸附来净化H₂，但是此两种吸附方法操作过程繁琐、耗能，且难以净化得到高纯度的H₂。

筛分膜具有易加工、易操作、高效率和低能耗等优点，是一种用于混合气体H₂/CO₂分离净化H₂的理想材料。然而，现有筛分膜存在制备过程复杂、难操作，不符合绿色化学的理念，而且对混合气体H₂/CO₂的筛分能力较低，不能达到实际工业净化合成气的目的。

沸石咪唑酯多孔骨架结构材料(ZIF)是晶体材料，在其中，有机咪唑酯交联连接到过渡金属上，通过简单调整交联—交联相互作用形成一种四面体框架。ZIF具有高孔容、高疏水性、高热稳定性和化学稳定性等特点，其结构中的孔道可用于分离混合气体H₂/CO₂。然而，由于其球形结构，而难以成膜，限制了其在筛分膜材料中的应用。

羟基化氮化硼（BN-OH）是一种非氧化物陶瓷二维材料，是与石墨相似的片状结构，BN-OH表面丰富的胺基和羟基可与球形ZIF通过氢键作用键合，而BN-OH片层上的大孔结构，可以作为球形ZIF的“着落点”，进而与ZIF结合，形成ZIF-BN新型材料。

聚乙烯醇（PVA）是一种生物可降解的高分子材料，目前，利用ZIF-BN为主成分，PVA为粘结剂的筛分膜材料制备未见报道。

发明内容

为了解决筛分膜筛分能力低的缺陷，本发明的目的一在于提供一种ZIF-BN/PVA筛分膜的制备方法，目的二在于提供ZIF-BN/PVA筛分膜在对混合气体H₂/CO₂筛分方面的应用。本发明采用层层真空抽滤法制备ZIF-BN/PVA筛分膜，避免了熔融共混法筛分膜材料内部结构的杂乱，能够提高筛分膜对混合气体H₂/CO₂的筛分能力。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案如下：

一种ZIF-BN/PVA筛分膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、ZIF-BN的制备：