[发明专利]疏水高分子涂层修饰的配位聚合物膜材料、制备方法及其应用

摘要

一种经过疏水高分子涂层表面修饰的配位聚合物膜材料、制备方法及该膜材料在重整气分离方面的应用，属于膜材料及其分离技术领域。本发明采用二次生长的方法在溶剂热条件下得到了载体支撑的配位聚合物膜材料，然后使用疏水高分子聚二甲氧基硅氧烷(PDMS)对其进行表面修饰。本发明所述的配位聚合物膜材料可广泛用于混合气体(H₂/CO₂、H₂/CH₄或H₂/N₂)的分离，尤其可在重整气条件下(200℃，水蒸气体积含量5％)进行氢气和其他气体分离。

主权项

一种经过疏水高分子涂层表面修饰的配位聚合物膜材料的制备方法，其步骤如下：(1)配位聚合物膜材料的制备①Ni(L‑asp)(H₂O)₂的制备：将NiCO₃和L‑asp按1：0.5～2的质量比加入到水中，加热搅拌使其完全溶解，并保持在80～100℃条件下使水不断蒸发，待有晶体析出时，停止加热，自然冷却到室温后在0～5℃下保持5～20小时使晶体全部析出，过滤并在室温下自然干燥得到Ni(L‑asp)(H₂O)₂；②晶种生长：将质量比为1：0.1～10：0.1～10：1～100的L‑asp、bipy或pz、水和甲醇混合搅匀后得到反应母液，将清洗好的单层镍网载体水平浸入反应母液中，在100～200℃条件下原位生长1～5天，之后冷却至室温，从而得到生长有配位聚合物Ni₂(L‑asp)₂bipy或Ni₂(L‑asp)₂pz晶种的单层镍网载体；③二次生长：将质量比为1：0.1～10：1～100：1～100的Ni(L‑asp)(H₂O)₂、bipy或pz、水和甲醇混合搅匀后得到反应母液，将步骤2)得到的生长有配位聚合物Ni₂(L‑asp)₂bipy或Ni₂(L‑asp)₂pz晶种的单层镍网载体竖直浸入该反应母液中，100～200℃条件下原位生长1～5天，之后冷却至室温，从而得到二次生长有配位聚合物Ni₂(L‑asp)₂bipy或Ni₂(L‑asp)₂pz膜的单层镍网载体；④膜的活化：将二次生长有配位聚合物Ni₂(L‑asp)₂bipy或Ni₂(L‑asp)₂pz膜的单层镍网载体在100～200℃条件下干燥5～10小时，取出自然冷却到室温，从而得到去除水和甲醇客体分子的活化好的配位聚合物Ni₂(L‑asp)₂bipy或Ni₂(L‑asp)₂pz膜材料；(2)疏水高分子表面修饰将活化好的配位聚合物Ni₂(L‑asp)₂bipy或Ni₂(L‑asp)₂pz膜材料放置在容器中，在膜材料下面垫有疏水高分子PDMS，PDMS与Ni(L‑asp)(H₂O)₂的质量比为0.01～100：1，容器密闭后在60～150℃温度下预加热10～60分钟；然后升温至150～250℃进行表面修饰1～2小时，从而得到经过疏水高分子涂层表面修饰的Ni₂(L‑asp)₂bipy或Ni₂(L‑asp)₂pz配位聚合物膜材料；其中，L‑asp为天冬氨酸，bipy为4,4‑联吡啶，pz为吡嗪，PDMS为聚二甲基硅氧烷。