一种MOF-74/联苯桥架有机硅杂化膜及其制备方法和应用

本发明属于膜材料，具体涉及到一种mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、丙烯(c3h6)是一种重要的石油化工产品，其重要性和利用价值仅次于乙烯，是三大合成材料用量较大的基本原料之一，可用于聚丙烯、丙酮、丙烯腈等众多材料的制备和生产。

2、目前工业上主要通过烯烃裂解、烯烃歧化、丙烷脱氢等工艺手段来获取c3h6，但要获得较高纯度的c3h6就必须针对c3h6/c3h8体系进行高效分离。工业上使用最广泛的分离方法是低温精馏，但c3h6和c3h8两者沸点差异极小，工业生产中需要使用超过180块塔板的精馏塔分离c3h6/c3h8，这会产生巨大的能源消耗和设备运行成本。

3、气体膜分离技术因其运营成本相对较低、操作过程节能环保且可进行较长时间的连续性操作等优点被认为是一种可取代传统低温精馏分离c3h6/c3h8混合气体的新型技术。

4、芳烃官能化有机硅具有刚性苯环结构，可提高膜的热稳定性和结构稳定性，对c3h6有亲和力，可产生π-π相互作用，mof-74材料对c3h6气体具有特异性吸附能力，但如btese等经典的有机硅材料空间间隙很小，掺杂具有高比表面积的mof-74后有效吸附位点容易被包埋，严重限制了其对c3h6的吸附。

5、因此，如何在具有刚性苯环结构的芳烃官能化有机硅类物质中掺入具有高比表面积，并且对c3h6气体具有特异性吸附作用的mof-74材料的同时不改变原膜网络结构，兼顾提高膜的通量和c3h6/c3h8分离选择性是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：包括，

5、有机硅源前驱体、水、盐酸作为反应物在连续水浴搅拌条件下反应，得到有机硅溶胶，再将mof-74分散于有机硅溶胶中，制得有机硅杂化溶胶；

6、以多孔α氧化铝管作为支撑体，涂覆有机硅杂化溶胶作为分离层，在惰性气氛下煅烧成膜，即得到mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜。

7、作为本发明所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述有机硅源前驱体包括1,4-二(三乙氧基硅基)苯、4,4’-二(三乙氧基硅基)联苯中的一种。

8、作为本发明所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述有机硅源前驱体、水、盐酸的摩尔比为1:60～250:6，其中，所述硅源前驱体相较于有机硅溶胶的质量分数为1.0～5.0wt％。

9、作为本发明所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述mof-74与有机硅溶胶的质量比为0.1～1:1。

10、作为本发明所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述mof-74由zn(no3)2·4h2o、2，5-二羟基对苯二甲酸、dmf、异丙醇和蒸馏水加盖混合高温下加热20～40h，再用dmf洗涤干燥12～24h得到。

11、作为本发明所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述多孔α氧化铝管的平均孔径为1～2nm。

12、作为本发明所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法的一种优选方案，其中：涂覆有机硅杂化溶胶的涂覆方法为蘸取有机硅杂化溶胶在多孔α氧化铝管支撑体表面涂覆2～3次。

13、作为本发明所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法的一种优选方案，其中：所述煅烧成膜的煅烧温度为100～500℃，煅烧时间为30～60min。

14、本发明的再一目的是，提供一种mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜。

15、本发明的再一目的是，提供一种mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜在气体分离中的应用。

16、作为本发明所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜在气体分离中的应用的一种优选方案，其中：所述应用为将所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜用于丙烯/丙烷的分离，分离时的温度为20～50℃。

17、本发明有益效果：

18、本发明提供了一种mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜，本发明优选具有刚性苯环结构的芳烃官能化有机硅类物质btesbph作为前驱体，向其中掺入具有高比表面积，并且对c3h6气体具有特异性吸附作用的mof-74材料，优化了膜的孔道结构，使制得的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜具有更疏松的网络结构，能够在不改变原膜网络结构的条件下兼顾提高膜的通量和c3h6/c3h8分离选择性，通过优化复合比例，获得具有最佳分离性能的复合膜材料，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法，其特征在于：所述有机硅源前驱体包括1,4-二(三乙氧基硅基)苯、4,4’-二(三乙氧基硅基)联苯中的一种。

3.如权利要求1或2所述的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法，其特征在于：所述有机硅源前驱体、水、盐酸的摩尔比为1:60～250:6，其中，所述硅源前驱体相较于有机硅溶胶的质量分数为1.0～5.0wt％。

4.如权利要求1所述的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法，其特征在于：所述mof-74与有机硅溶胶的质量比为0.1～1:1。

5.如权利要求4所述的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法，其特征在于：所述mof-74由zn(no3)2·4h2o、2，5-二羟基对苯二甲酸、dmf、异丙醇和蒸馏水加盖混合高温下加热20～40h，再用dmf洗涤干燥12～24h得到。

6.如权利要求1所述的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法，其特征在于：所述多孔α氧化铝管的平均孔径为1～2nm。

7.如权利要求1所述的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法，其特征在于：所述涂覆有机硅杂化溶胶的涂覆方法为蘸取有机硅杂化溶胶在多孔α氧化铝管支撑体表面涂覆2～3次。

8.如权利要求1所述的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜的制备方法，其特征在于：所述煅烧成膜的煅烧温度为100～500℃，煅烧时间为30～60min。

9.如权利要求1～8任一所述的制备方法制备得到的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜。

10.如权利要求9所述的mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜在气体分离中的应用，其特征在于：所述应用为将所述mof-74/联苯桥架有机硅杂化膜用于丙烯/丙烷的分离，分离时的温度为20～50℃。

技术总结
本发明公开了一种MOF‑74/联苯桥架有机硅杂化膜及其制备方法和应用，通过优选具有刚性苯环结构的芳烃官能化有机硅类物质BTESBPh作为前驱体，向其中掺入具有高比表面积，并且对C<subgt;3</subgt;H<subgt;6</subgt;气体具有特异性吸附作用的MOF‑74材料，优化了膜的孔道结构，使制得的MOF‑74/联苯桥架有机硅杂化膜具有更疏松的网络结构，能够在不改变原膜网络结构的条件下兼顾提高膜的通量和C<subgt;3</subgt;H<subgt;6</subgt;/C<subgt;3</subgt;H<subgt;8</subgt;分离选择性，通过优化复合比例，获得具有最佳分离性能的复合膜材料，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：郭猛,王鑫,钟璟,徐荣,任秀秀,杨琳,潘阳,陈梓阳
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1