一种AC改性Cu-BTC基混合基质膜制备方法与流程

本发明属于cu-btc-ac/pebax混合基质膜，具体涉及一种ac改性cu-btc基混合基质膜制备方法。

背景技术：

1、随着全球气候变化和环境保护意识的不断提高，碳达峰和碳中和成为全球共同的目标。在这个背景下，膜分离低能耗、高效率、无污染等优势在能源、环保、化工等领域的应用越来越广泛。混合基质膜是一种由聚合物基质和填充物混合构成的多层复合膜，其具有高分离性能、高通量和低能耗等优点。其中填充物可以是无机粒子、碳纳米管、石墨烯等材料。与传统的聚合物膜相比，混合基质膜的优点在于填充物可以增加膜的分离性能，并且可以在聚合物基质中形成多孔结构，提高分离效率。

2、金属有机骨架材料(mofs)是一种新型的多孔材料，具有高比表面积、可调孔径和选择性吸附等特点，因此在膜分离领域受到了广泛关注。将mofs引入混合基质膜中，可以进一步提高膜的分离性能。然而，大多数mofs在潮湿环境下易受到水分的破坏，导致骨架结构坍塌，从而降低了其分离性能和稳定性，这限制了mofs在膜分离领域的应用。因此，需要对mofs进行水稳定性改性，以提高其在潮湿环境下的耐久性和分离性能，有望进一步提高其在膜分离领域的应用价值。

3、mofs的引入可以提高混合基质膜的分离性能，但其在潮湿环境下易受到水分的破坏。因此，进行水稳定性改性是提高混合基质膜稳定性和分离性能的重要途径；

4、公开号为cn114602336a的中国发明专利，具体公开了发明名称为：一种混合基质膜、蒸气诱导原位合成方法以及在h2/co2分离中的应用，介绍了一种m(sif6)(pyz)3(m＝

5、cu,zn,co,ni)或者m(sif6)(bpy)2掺杂的混合基质膜的制备方法及其在h2/co2分离领域的应用，但是该专利中制备的分离膜只验证了在h2/co2分离领域的应用潜力，并没有表现出对co2/n2的高选择性，无法应用在co2/n2分离领域。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种具有提高mofs在潮湿环境下的稳定性的ac改性cu-btc基混合基质膜制备方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种ac改性cu-btc基混合基质膜制备方法，包括以下步骤

4、s1：称取0.5-1g的cu(no3)2·3h2o和0.3-0.5g的ac改性剂溶解在去离子水和无水乙醇混合而成的混合溶液内，并经超声进行混合得到混合均匀的cu-btc-ac溶液；

5、s2：将s1得到的cu-btc-ac溶液倒入烧瓶内，随后将烧瓶置于油浴锅中加热100-130℃，恒温10-16小时并搅拌，之后将温度降至室温后离心回收产物，并用乙醇洗涤除去残留溶剂，然后将烧杯内的cu-btc-ac溶液在100-130℃下真空干燥处理10-16小时，得到cu-btc-ac颗粒；

6、s3：将cu-btc-ac颗粒加入pebax溶液中，搅拌24-36小时后静止24-36小时去除气泡，得到cu-btc-ac填料；

7、s4：将cu-btc-ac填料涂覆在预涂pdms和pva改性的psf基底上，并将其放置于30-35℃的真空环境下烘干去除残留溶剂，制备得到添加cu-btc-ac的pebax混合基质膜。

8、进一步，所述混合溶液中的去离子水和无水乙醇的容积为10-15ml。

9、进一步，所述pebax溶液的制备步骤如下：

10、a：称取1-1.5g的pebax颗粒溶解在乙醇:水＝7:3(v/v)的混合溶液中，配置溶液(1-3wt％)；

11、b：将步骤a中的溶液在70-80℃下剧烈搅拌2-4小时获得均匀的pebax溶液。

12、进一步，步骤s3中的将(5wt％-20wt％)加入8-10ml的pebax溶液中。

13、进一步，ac改性剂具体为柠檬酸铵。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明通过引入ac改性剂制备出cu-btc-ac填料，借助ac改性剂的空间位阻效应提高了水稳定性，并通过cu-btc-ac填料制备了cu-btc-ac基pebax混合基质膜，cu-btc-ac填料在膜内有良好的分散，且与pebax表现出良好的界面作用；

16、2、本发明由于cu-btc-ac填料的孔道效应和不饱和位点对co2分子强的亲和力，制备的pebax混合基质膜具有优异的co2渗透性，co2/n2选择性也得到了明显的提升。

17、总之，本发明具有提高mofs在潮湿环境下的稳定性的优点。

技术特征：

1.一种ac改性cu-btc基混合基质膜制备方法，其特征在于：包括以下步骤

2.根据权利要求1所述的一种ac改性cu-btc基混合基质膜制备方法，其特征在于：所述混合溶液中的去离子水和无水乙醇的容积为10-15ml。

3.根据权利要求1所述的一种ac改性cu-btc基混合基质膜制备方法，其特征在于：所述pebax溶液的制备步骤如下：

4.根据权利要求1所述的一种ac改性cu-btc基混合基质膜制备方法，其特征在于：步骤s3中的将(5wt％-20wt％)加入8-10ml的pebax溶液中。

5.根据权利要求1所述的一种ac改性cu-btc基混合基质膜制备方法，其特征在于：ac改性剂具体为柠檬酸铵。

技术总结
本发明涉及一种AC改性Cu‑BTC基混合基质膜制备方法，包括称取0.5‑1g的Cu(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·3H<subgt;2</subgt;O和0.3‑0.5g的AC改性剂溶解在去离子水和无水乙醇混合而成的混合溶液内，并经超声进行混合得到混合均匀的Cu‑BTC‑AC溶液，将Cu‑BTC‑AC溶液倒入烧瓶并进行恒温加热搅拌、离心回收产物、去除残留溶剂和真空干燥得到Cu‑BTC‑AC颗粒，然后将Cu‑BTC‑AC颗粒加入Pebax溶液中去除气泡得到Cu‑BTC‑AC填料，最后将Cu‑BTC‑AC填料涂覆在预涂PDMS和PVA改性的PSf基底上，并将其放置于30‑35℃的真空环境下烘干去除残留溶剂，得到Pebax混合基质膜；本发明具有提高MOFs在潮湿环境下的稳定性的优点。

技术研发人员：王涛,张红健,曾丽瑶,赵留康,丁锋,梁莉,王利畏,高继峰,朱永辉
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15