[发明专利]一种共价有机骨架IISERP-COOH-COF1膜及制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种共价有机框架IISERP‑COOH‑COF1膜的制备方法和应用，所述制备方法包括：1）采用3‑氨丙基三乙氧基硅烷即APTES对三氧化二铝陶瓷管基体进行功能化修饰；2）在APTES修饰的陶瓷管表面生长IISERP‑COF1晶种层；3）采用常规加热进行二次合成，制备得到均匀致密的IISERP‑COF1膜；4）采用丁二酸酐对IISERP‑COF1膜功能化后修饰，制备得到IISERP‑COOH‑COF1膜，将所制得的膜应用于多种离子纳滤脱盐实验。本发明的优点在于采用了一种简单高效的功能化后修饰的方法，制备了纳滤性能优异的共价有机框架膜。采用本方法制备的膜用于离子脱盐实验，在室温和2bar操作压力下，Na2SO4离子截留率高达96.27%，水通量高达0.55 L·m‑2·h‑1·bar‑1；可在海水淡化中应用。

主权项

1.一种共价有机骨架IISERP‑COOH‑COF1膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：步骤1：基体表面修饰将氧化铝陶瓷管基体放入3‑氨丙基三乙氧基硅烷即APTES与甲苯的混合溶液中，110℃水热反应60~90分钟；其中，APTES与甲苯的摩尔比为：1～2∶400～410；步骤2：修饰后的基体表面制备晶种层以APTES作为基体与IISERP‑COF1晶体之间的链接剂，在经APTES修饰的三氧化二铝陶瓷管表面制备IISERP‑COF1晶种层；具体为：配制共价有机框架晶体母液；将经APTES修饰的三氧化二铝陶瓷管浸入母液中，120℃水热反应20‑30h；取出并用无水丙酮冲洗干净后室温条件下干燥；其中，所述晶体母液为间苯三酚三醛、2,5‑二氨基三氮唑、N,N‑二甲基乙酰胺、1,4‑二氧六环、醋酸与水的混合溶液；间苯三酚三醛∶2,5‑二氨基三氮唑∶N,N‑二甲基乙酰胺∶1,4‑二氧六环∶醋酸∶水的摩尔比为：1～2∶0.6～0.8∶400～500∶3500～4000∶120～150∶800～900；步骤3：二次生长晶种膜在含有IISERP‑COF1晶种层的三氧化二铝陶瓷管表面进行二次生长；具体为：配制共价有机框架晶体母液；将晶体母液倒入放有步骤2中得到的表面含有晶种层的三氧化二铝陶瓷管的反应釜中，将反应釜放置烘箱或者微波反应器中，120℃水热反应50‑80h；取出并用无水丙酮冲洗干净后室温条件下干燥；其中，所述晶体母液为间苯三酚三醛、2,5‑二氨基三氮唑、N,N‑二甲基乙酰胺、1,4‑二氧六环、醋酸与水的混合溶液；间苯三酚三醛∶2,5‑二氨基三氮唑∶N,N‑二甲基乙酰胺∶1,4‑二氧六环∶醋酸∶水的摩尔比为：1～2∶0.6～0.8∶200～250∶1700～2000∶60～80∶400～500；步骤4：基体表面进行修饰合成在二次生长有IISERP‑COF1膜的三氧化二铝陶瓷管表面进行功能化后修饰，得到所述共价有机骨架IISERP‑COOH‑COF1膜；具体为：配制丁二酸酐合成液；将合成液倒入放有步骤3中得到的表面含有IISERP‑COF1膜的三氧化二铝陶瓷管的反应釜中，将反应釜放置烘箱中，在60℃水热反应1~2天；取出并用无水丙酮冲洗干净后室温条件下干燥；其中，合成液为丁二酸酐与丙酮的混合液；丁二酸酐与丙酮的摩尔比为：1～2∶10～15。