[发明专利]一种基于MOFs的锂离子印迹复合纳米纤维膜的制备方法

说明书

一种基于MOFs的锂离子印迹复合纳米纤维膜的制备方法，它涉及制备离子印迹膜方法领域，具体涉及一种MOFs与离子印迹技术相结合的方法。本发明的目的是要解决现有MOFs负载在纳米纤维上的方法存在使用大量危险有机溶剂，成本高，对环境影响大，吸附效果差，无法实现复杂体系中目标污染物的高选择性去除的问题。方法：一、制备高选择性Lisupgt;+/supgt;印迹聚合物；二、制备聚丙烯腈纳米纤维膜；三、水热法制备MOFs‑LiⅡPs@PAN，得到基于MOFs的锂离子印迹复合纳米纤维膜。本发明制备的基于MOFs的锂离子印迹复合纳米纤维膜对锂离子的吸附量高达99.99％。本发明可获得一种基于MOFs的锂离子印迹复合纳米纤维膜。

技术领域

本发明涉及制备离子印迹膜方法领域，具体涉及一种MOFs与离子印迹技术相结合的方法。

背景技术

金属有机框架化合物(Metal-organic frameworks,MOFs)是由金属离子和桥连配体在配位作用下自组装而成的一类无机有机杂化多孔材料。与传统的多孔材料(如活性炭、沸石、分子筛等)相比，MOFs材料具有比表面积大、孔隙率高、孔道结构易调节等优点，被广泛应用于吸附分离、催化、药物负载及药物可控释放等领域。近年来，微孔MOFs材料被广泛应用于气体小分子的吸附分离。基于MOFs丰富的框架结构，通过对有机配体修饰特定的化学基团，也可以实现对目标化合物的选择性吸附，吸附机理主要是基于目标物与MOFs之间的静电引力、酸碱作用、氢键和π络合作用等。通过以上方式得到的MOFs尽管可以有效地选择性吸附目标化合物，但易受到复杂体系中小分子物质或目标物的结构类似物等基质的干扰。因此，亟需开发一种能够制备具有高选择性识别能力的MOFs材料的新方法和新技术。NH₂-UIO-66(Zr)是近年来备受关注的一种MOFs，由UIO-66(Zr)胺基功能化改性而得到。NH₂-UIO-66(Zr)窗口当量直径约6×10^-10m，在脱盐过程中可对水分子体现出较高选择渗透性，拥有良好的亲水性、耐酸性和稳定性。

离子印迹技术是由分子印迹过程衍变而来，其技术原理与分子印迹技术一致。以离子为模板，以含有聚合双键的化合物为功能单体，单体与目标离子通过共价和非共价作用形成预聚物，经过交联或聚合反应制备刚性聚合物；最后，将模板离子洗脱之后，在其内部产生相应的立体空穴，用于特异性识别目标离子。离子印迹技术与其他聚合物制备技术的结合，使得印迹材料的制备方式更加完善，也有效的扩展了印迹材料的适用范围。同时，膜分离技术、层层自组装技术、活性可控自由基聚合技术和微通道技术等技术的引入，使得离子印迹技术日趋成熟。

目前MOFs负载在纳米纤维上的方法包括有喷涂法、热压法、混纺法、原位生长法等，但是上述方法存在使用大量危险有机溶剂，成本高，对环境影响大，吸附效果差，无法实现复杂体系中目标污染物的高选择性去除的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有MOFs负载在纳米纤维上的方法存在使用大量危险有机溶剂，成本高，对环境影响大，吸附效果差，无法实现复杂体系中目标污染物的高选择性去除的问题，而提供一种基于MOFs的锂离子印迹复合纳米纤维膜的制备方法。

一种基于MOFs的锂离子印迹复合纳米纤维膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备高选择性Li⁺印迹聚合物：

①、将LiCl、12-冠醚-4、无水甲醇混合，然后放入恒温加热磁力搅拌器中预聚合，再加入NH₂-UIO-66锆基有机金属框架震荡，然后加入α-甲基丙烯酸和偶氮二异丁氰，再在氮气气氛、70℃-80℃水浴和冷凝回流的条件下震荡，得到固体物质；

②、将生成的固体物质研磨过筛，使用无水乙醇和去离子水对所得的粉末反复冲洗，去除多余有机物，再使用盐酸提取印迹聚合物上的Li⁺，最后用去离子水反复冲洗，过滤，所得固体在343K的温度下真空干燥，研磨、过筛，得到高选择性Li⁺印迹聚合物；