[发明专利]一种用于气体分离的氢键有机框架UPC-HOF-6衍生碳分子筛膜、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种用于气体分离的氢键有机框架UPC-HOF-6衍生碳分子筛膜的制备方法，其制备步骤如下：

(1)UPC-HOF-6单体NBP-DAT的制备：

在氮气氛围下，将4-氰基苯硼酸、三(4-溴苯基)胺和无水N,N-二甲基甲酰胺搅拌混合均匀，将去离子水和K₂CO₃溶液加入其中搅拌混合均匀，再将四(三苯基膦)钯加入其中并搅拌混合均匀；然后，将反应体系加热到85～95℃并在氮气氛围下搅拌反应40～60小时；反应结束后冷却至室温，将混合物溶解在二氯甲烷中进行抽滤过滤杂质，然后用去离子水萃取有机相3～5次，并通过旋转蒸发去除挥发物得到粗产物；将所得粗产物在80～100℃下干燥10～12小时，再以二氯甲烷为洗脱剂进行硅胶柱层析纯化，得淡黄色产物，即4,4',4”-亚胺三([1,1'-联苯]-4-氰基)；

取4,4',4”-亚胺三([1,1'-联苯]-4-氰基)、双氰胺、乙二醇甲醚和KOH在室温下混合并在氮气氛围中搅拌30～60分钟，然后将反应温度升到120～130℃反应25～30小时；反应结束冷却至室温后过滤，并将过滤后产物在80～100℃下干燥20～30小时，得到黄色产物，即4,4,4-三(2,4-二氨基-1,3,5-三嗪基苯基)苯胺，即UPC-HOF-6单体NBP-DAT；

(2)UPC-HOF-6前体膜的制备

取步骤(1)制备的NBP-DAT加入到二甲基亚砜中，在150～160℃下加热10～15分钟使其溶解，配制浓度为100～150mg mL^-1的UPC-HOF-6母液；然后冷却到室温，取该母液以800～1200r/s的转速在圆形多孔的Al₂O₃基底上旋涂20～40秒，随即在80～90℃下加热10～15分钟使溶剂蒸发，UPC-HOF-6晶体析出形成薄膜；通过重复上述“旋涂-加热”过程8～12次，得到UPC-HOF-6前体膜；

(3)HCMS膜的制备

将步骤(2)获得的UPC-HOF-6前体膜在氮气氛围下进行程序升温，即首先以1～2℃min^-1的升温速率升到280～320℃保持1.5～3.0小时，再以1～2℃min^-1的升温速率升到550～650℃保持2～4小时，最后再以1～2℃min^-1的降温速率冷却至室温，从而得到用于气体分离的氢键有机框架UPC-HOF-6衍生碳分子筛膜。

2.如权利要求1所述的一种用于气体分离的氢键有机框架UPC-HOF-6衍生碳分子筛膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，4-氰基苯硼酸、三(4-溴苯基)胺、N,N-二甲基甲酰胺、去离子水、K₂CO₃、四(三苯基膦)钯的摩尔比为52.5：12.5：2689：3950：71.1：1；4,4',4”-亚胺三([1,1'-联苯]-4-氰基)、双氰胺、乙二醇甲醚和KOH的摩尔比为1：6.7：572：1.7。

3.一种用于气体分离的氢键有机框架UPC-HOF-6衍生碳分子筛膜，其特征在于：是由权利要求1或2所述的方法制备得到。

4.权利要求3所述的一种用于气体分离的氢键有机框架UPC-HOF-6衍生碳分子筛膜在二氧化碳/甲烷分离中的应用。