[发明专利]一种反向扩散原位自组装MOFs纳滤膜的制备方法

摘要

一种反向扩散原位自组装MOFs纳滤膜的制备方法，属于纳滤膜分离领域。将多孔基膜进行预处理，使其表面荷电；将金属离子/聚合物和有机配体溶液分别置于基膜两侧，使金属离子/聚合物溶液位于致密层一侧，使有机配体溶液位于支撑层一侧；通过调节基膜两侧密度差、液位差、前驱体浓度等，让金属离子和有机配体在基膜孔内反向扩散，在基膜表面接触后生成MOFs粒子，与此同时聚合物也沉积在基膜表面，从而原位生长MOFs/聚合物纳米杂化膜；将膜取出后在20℃～150℃下烘干0.1‑2h。本发明方法制备的分离膜可有效克服MOFs杂化膜在生长过程中易出现的杂化粒子团聚且分散不均、MOFs不易于异相成核等问题。

主权项

一种反向扩散原位自组装MOFs纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对多孔基膜进行预处理，使其表面荷电，使之可通过静电作用与金属离子相结合；(2)金属离子和有机配体分别溶于各自溶剂中搅拌均匀，静置脱泡；(3)将有机聚合物溶解于步骤(2)金属离子溶液中搅拌均匀，静置脱泡得到金属离子/聚合物溶液；(4)将金属离子/聚合物和有机配体溶液分别置于步骤(1)基膜两侧，使金属离子/聚合物溶液位于基膜致密层一侧，使有机配体溶液位于基膜支撑层一侧；(5)在20℃～120℃下，在基膜两侧金属离子和有机配体在密度差、液位差、浓度差中一种或几种的驱动力的作用下发生反向扩散，在基膜表面通过配位作用自组装形成MOFs颗粒；有机聚合物由于分子量较大，不能通过膜孔扩散，沉积在基膜表面，从而在基膜表面形成MOFs/聚合物的杂化膜分离层；其中，通过调整密度差、液位差、浓度差中一种或几种的驱动力，使有机配体的驱动速度大于金属离子的驱动速度；(6)将步骤(5)制备的MOFs杂化膜迅速放入20℃～120℃鼓风烘箱内干燥；(7)重复(4)～(6)步骤0‑20次，在多孔基膜表面形成单层或多层MOFs杂化膜分离层；合成MOFs的金属离子选自：Zn2+、Co2+、Cu2+、Zr2+中的一种或几种，有机配体选自：苯并咪唑、二甲基咪唑、均苯三酸、对苯二甲酸中的一种或几种；选用的聚合物为可用于纳滤膜制备的聚电解质和超支化聚合物。