[发明专利]一种金属有机框架材料/海藻纤维布(MOFs/AFC)复合膜的制备方法

摘要

本发明是一种金属‑有机框架材料/海藻纤维布(MOFs/AFC)复合膜的制备方法，该方法旨在开发一种高通量、高分离比的气体分离膜，通过提取海藻中的海藻酸钠制备海藻纤维布，以海藻纤维布为基底生长连续致密的MOF膜。利用海藻纤维中特殊的“蛋壳”结构的金属离子可置换性，通过金属离子交换后海藻酸纤维纸可以为目标MOF提供均匀的金属成核位点。本说明将4种MOFs(ZIF‑67‑Co、ZIF‑8‑Zn、MOF‑74‑Ni和UiO‑66‑Zr)通过溶剂热的方法生长到AFC上。所有合成出的MOF/AFCs表现出高的气体通量(渗透率)和柔性特性。把MOF/AFCs作为膜进行气体分离时，MOF/AFCs对H₂、CO₂、N₂、CH₄均表现出较高的通量。尤其是ZIF‑67‑Co/AFC表现出对H₂超高的通量(5×10^‑6mol m^‑2s^‑1Pa^‑1)与优异的H₂/CO₂分离比(88)。

主权项

1.本发明主要涉及到MOF/AFC的制备工艺，具体包括以下步骤：(1)将Ca‑AFC裁剪成3×3cm大小，用镊子小心的将裁剪好的Ca‑AFC放入到100mL烧杯中，将烧杯中倒入50mL的盐酸(1M)酸洗。用少量的乙醇加入到烧杯中洗纤维布，之后将乙醇倒出，将带有烧杯的纤维布烘干，烘干后尽快拿出来。(2)配置Co2+溶液，将配置好的Co2+溶液倒入装有纤维布的烧杯，静置8h后将上清夜倒出，将纤维布取出放在含有滤纸的表面皿烘干。(3)Co(NO3)2·6H2O(3.49g)溶解在20mL甲醇和20mL乙醇的混合溶液中。(4)2‑甲基咪唑(3.94g)溶解在20mL甲醇和20mL乙醇的混合溶液中。(5)获得上述两种溶液后(步骤(3)，步骤(4))，将步骤二中得到的海藻纤维布用镊子小心的将转移到步骤(3)的硝酸钴的混合溶液中去。接着将步骤(4)的2‑甲基咪唑溶液慢慢的倒入到上述溶液中去，静置20h。(6)步骤(5)中静置20h后，将上面的液体倒出，用镊子小心的取出长有MOF的纤维布放在含有滤纸的表面皿上，放入60℃烘箱烘干后取出。(7)将制备出的ZIF‑67‑Co/AFC进行气体分离性能的测试。(8)通过步骤(1‑7)的方法制备出ZIF‑8‑Zn/AFC、UiO‑66‑Zr/AFC和MOF‑74‑Ni/AFC。