去離子水中，攪拌溶液至澄清狀態(tài)，得到2-甲基咪唑溶液；將醋酸鋅溶液倒入2-甲基咪唑溶液中，充分?jǐn)嚢璧玫絑IF-8合成液2。
[0041 ] (3)ZIF_8 膜的制備
[0042]待步驟(2)配置的MOFs合成液在室溫下進(jìn)行預(yù)晶化反應(yīng)2小時(shí)后，將步驟(1)處理的載體管浸沒在ZIF-8合成液中，啟動(dòng)真空栗，維持載體管內(nèi)的壓力穩(wěn)定在lOOOPa，繼續(xù)晶化12小時(shí)，然后取出載體管，用甲醇清洗4次，再置于真空干燥箱中，在40°C下烘干，得到ZIF-8 膜。
[0043]上述制得的MOFs膜的表面電鏡圖和截面電鏡圖如圖2和圖3所示。從電鏡圖可以看出該ZIF-8膜均勻、致密，膜厚大約15um。
[0044]將上述制得的ZIF-8膜作為分離膜進(jìn)行H2，N2，C02和CH4單組份氣體表征，氣體滲透性能如圖8所示，H2的通量達(dá)到2.8X10—6mol.m—2.s—1.Pa—1，H2/N2和H2/CH4的分離系數(shù)分別是8.1和9.4。
[0045]實(shí)施例2:
[0046]制備ZIF-8膜，采用與實(shí)施例1中完全相同的載體，具體的制備方法與實(shí)施例1中的制備方法基本相同，所不同的是在步驟(2)中，用0.8g的醋酸鋅代替2.9g醋酸鋅。
[0047]上述制得的MOFs膜的表面電鏡圖和截面電鏡圖如圖4和圖5所示，顯示該ZIF-8膜的均勻性與致密性低于實(shí)施例1中制得的ZIF-8膜。
[0048]與實(shí)施例1相同，將上述制得的21?-8膜作為分離膜進(jìn)行出，犯<02和014單組份氣體表征，氣體滲透性能如圖9所示，顯示H2的通量達(dá)到2.5X10—6mol.m—2.s—1.Pa—和H2/CH4的分離系數(shù)分別是4.9和5.9。
[0049]實(shí)施例3:
[0050]制備ZIF-8膜，采用與實(shí)施例1中完全相同的載體，具體的制備方法與實(shí)施例1中的制備方法基本相同，所不同的是在步驟(3)中，將步驟(2)配置得到MOFs合成液后不進(jìn)行預(yù)晶化反應(yīng)，直接將將步驟(1)處理的載體管浸沒在該ZIF-8合成液中，啟動(dòng)真空栗，維持載體管內(nèi)的壓力穩(wěn)定在1000Pa，晶化12小時(shí)，然后取出載體管，用甲醇清洗4次，再置于真空干燥箱中，在40°C下烘干，得到ZIF-8膜。
[0051]上述制得的MOFs膜的表面電鏡圖和截面電鏡圖如圖6和圖7所示，與實(shí)施例1、2相比，該ZIF-8膜的均勻性與致密性低于實(shí)施例1、2中制得的ZIF-8膜。
[0052]將上述制得的ZIF-8膜作為分離膜進(jìn)行H2，N2，C02和CH4單組份氣體表征，結(jié)果顯示H2的通量為8.5X10—6mol.m-2.s-1.Pa—1，H2/N2和H2/CH4的分離系數(shù)分別是2.3和3.1，顯示該該ZIF-8膜的分離性能低于實(shí)施例1、2中制得的ZIF-8膜。
[0053]實(shí)施例4:
[0054]制備ZIF-8膜，采用與實(shí)施例1中完全相同的載體，具體的制備方法與實(shí)施例1中的制備方法基本相同，所不同的是在步驟(3)中，預(yù)晶化反應(yīng)1小時(shí)代替預(yù)晶化反應(yīng)2小時(shí)。
[0055]上述制得的MOFs膜的表面電鏡圖和截面電鏡圖類似圖2和圖3所示，顯示該ZIF-8膜均勾、致密，膜厚大約15um ο
[0056]與實(shí)施例1相同，將上述制得的21?-8膜作為分離膜進(jìn)行出，犯<02和014單組份氣體表征，結(jié)果顯示Η2的通量達(dá)到2.7X10—6mol.m—2.s—1.Pa—1，H2/N2和H2/CH4的分離系數(shù)分別是5.8和6.2。
[0057]以上所述的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)的說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MOFs膜的制備方法，采用載體管與MOFs合成液;所述的MOFs合成液由金屬鹽、有機(jī)配體以及溶劑混合得到，其中的金屬離子或者團(tuán)簇與有機(jī)配體能夠通過配位作用連接，形成MOFs晶粒，該過程稱為晶化； 其特征是:所述的載體管的一端密封，另一端與抽真空系統(tǒng)相通，并且連接處為密封連接； 所述的制備方法包括如下過程: (1)配置MOFs合成液； (2)將載體管置于MOFs合成液中，通過抽真空系統(tǒng)維持載體管內(nèi)的壓力小于載體管外的壓力； (3)待晶化反應(yīng)完成后，取出載體管，清洗、干燥。2.如權(quán)利要求1所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:所述載體管的材料是陶瓷材料、有機(jī)聚合物材料或者金屬材料。3.如權(quán)利要求1所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:所述載體管是單通道結(jié)構(gòu)，或者是多通道結(jié)構(gòu)。4.如權(quán)利要求1所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:所述的有機(jī)配體是對苯二甲酸、均苯三甲酸或者氨基對苯二甲酸； 作為優(yōu)選，所述的金屬鹽是氯化鋅、醋酸鋅和硝酸鋅中的一種或者幾種的混合。5.如權(quán)利要求1所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:所述的溶劑是水、乙醇、甲醇或者DMF。6.如權(quán)利要求1所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:所述的晶化溫度為15°C?180°C; 作為優(yōu)選，所述的載體管內(nèi)的壓力為lOOPa?101300Pa。7.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:所述的MOFs合成液中，金屬離子與有機(jī)配體的摩爾比為1: (10-20)。8.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:所述的過程(2)分鐘，當(dāng)MOFs合成液配置后首先進(jìn)行預(yù)晶化，然后將載體管置于其中，通過抽真空系統(tǒng)維持載體管內(nèi)的壓力小于載體管外的壓力再繼續(xù)晶化； 作為優(yōu)選，所述的預(yù)晶化時(shí)間為0.5小時(shí)-3小時(shí)。9.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:制得的MOFs膜在氣體分離和液體分離領(lǐng)域中的應(yīng)用。10.如權(quán)利要求8所述的MOFs膜的制備方法，其特征是:制得的MOFs膜在氣體分離和液體分離領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種MOFs膜的制備方法。該方法采用管式載體與MOFs合成液，將載體管的一端密封，另一端與抽真空系統(tǒng)相通；將載體管置于MOFs合成液中，通過抽真空系統(tǒng)維持載體管內(nèi)的壓力小于載體管外的壓力，在壓力差作用下促使合成液中的金屬離子、有機(jī)配位體富集到載體管表面，實(shí)現(xiàn)了MOFs顆粒在載體管表面的原位生長，從而有效增強(qiáng)了MOFs顆粒與載體管的結(jié)合力。該方法簡單易于操作，制得的MOFs膜具有較高的分子篩分能力，在氣體分離和液體分離等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
【IPC分類】C02F1/44, B01D67/00, B01D71/06, B01D53/22
【公開號】CN105457502
【申請?zhí)枴緾N201511027933
【發(fā)明人】陳亮, 錢尼健, 楊旭陽, 孔春龍
【申請人】中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月31日