[发明专利]铜金属有机框架/聚乙烯醇纳米复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚乙烯醇纳米复合膜材料的制备技术领域，特别涉及一种铜金属有机框架（Cu₃(BTC)₂)/聚乙烯醇纳米复合膜的制备方法。

背景技术

二十一世纪，随着高科技时代的到来，全球经济快速增长，信息、电子、生物、新材料和新能源等高新技术迅猛发展，人们对功能性材料的需求也迅速增长。因此，研究者们在复合材料领域作了大量的探索，希望能研究出种类更多、功能性更强的材料，纳米复合材料由于具有多样化的品种和性能，在涂料、食品、纺织、造纸、日用化工及石油开发等领域得到了广泛的应用，它的研究成为了领域中的最有发展潜力的学科之一。聚乙烯醇(PVA)是一种无毒、无腐蚀性且环境友好的亲水性高分子材料，能在水中溶胀或溶解从而形成分散液或溶液。PVA 的亲水性源于其结构中的羟基等亲水性官能团，这些官能团还可以进行再反应，生成具有新官能团的化合物；PVA 不同的聚合度和醇解度可以通过反应控制，因此，PVA 具有性能和品种的多样性，从而成为材料研究领域的一个热点。由于 PVA 分子是严格的线型结构，并且含有大量的-OH键，它们之间通过氢键发生交联后能够形成大分子网络结构，因此，PVA 材料具有一定的机械强度和稳定的化学性质；此外，PVA因有良好的成膜性、粘结性和生物亲和性等优点，而在黏合剂、膜材料、凝胶材料、纤维材料和生物医学材料等领域具有广泛的应用。随着材料科学的发展，单纯的 PVA 材料已不能满足使用要求，这就要求对已有的 PVA 进行改性，从而满足对材料的性能需求。近年来，利用无机材料、天然矿物和有机高分子等对 PVA 进行复合改性成为了研究热点。PVA 复合材料不仅在基础科学研究方面有重要的意义，在生产技术方面更是有潜在的应用价值。利用PVA 作为基质，通过与各种纳米粒子得到进行复合，得到不同的复合膜材料，可以研究开发具有强度高、热稳定性高且耐水性高的PVA基纳米复合材料。

发明内容

本发明的目的是通过Cu₃(BTC)₂纳米粒子的添加来改善聚乙烯醇复合膜的力学性能，并提供一种铜金属有机框架（Cu₃(BTC)₂)/聚乙烯醇纳米复合膜的制备方法。

本发明具体步骤如下：

（1）称取10g聚乙烯醇颗粒加入100mL去离子水中，加热到60℃，搅拌1小时得到质量百分比浓度为10%的聚乙烯醇溶液待用。

（2）将1.5mL浓度为0.1mol/L的Cu(NO₃)₂溶液和1mL浓度为0.1mol/L的均苯三甲酸的三乙基胺盐溶液混合。

（3）将乙醇和去离子水按体积比为1:1混合。

（4）将步骤（2）所得溶液和50mL步骤（3）所得乙醇水溶液均匀混合，在室温、1000rpm转速下搅拌反应1~2小时，反应结束后将所得溶液离心，离心时间为10~15分钟，离心速度为1000~2000rpm，倒去原溶液，取下层固体，加入无水乙醇和去离子水交替离心清洗，最后将清洗完毕的固体在烘箱中真空干燥12小时得到Cu₃(BTC)₂纳米粒子。

（5）将0.05~0.2 g步骤（4）所得的Cu₃(BTC)₂纳米粒子与步骤（1）所得的质量百分比浓度为10%的聚乙烯醇溶液通过搅拌均匀混合，在超声频率为80HZ的条件下超声5分钟得到均一分散液；将均一分散液均匀倒在玻璃板上，60~70℃条件下真空干燥24小时得到铜金属有机框架（Cu₃(BTC)₂)/聚乙烯醇纳米复合膜。

所述化学试剂纯度均为化学纯以上纯度。

本发明制备的Cu₃(BTC)₂/聚乙烯醇纳米复合膜具有良好的机械强度，在包装材料、组织工程材料、过滤膜材料等领域具有潜在性应用。

附图说明

图1为本发明对比实施例制备的聚乙烯醇薄膜与实施例1、2、3制备的Cu₃(BTC)₂纳米粒子质量百分比浓度分别为0.05%、0.1%、0.2%的Cu₃(BTC)₂/聚乙烯醇薄膜XRD谱图对比图。