[发明专利]功能梯度共价有机骨架膜及制备和应用

权利要求书

1.一种功能梯度共价有机骨架膜的制备方法，该功能梯度共价有机骨架膜是由聚醚砜与共价有机骨架TpHZ按质量比50：1~6，并通过非溶剂诱导相分离方法和表面偏析过程制成；制备得到的膜中共价有机骨架TpHZ具有梯度分布结构；其中，共价有机骨架TpHZ是由1,3,5-三甲酰基均苯三酚和水合肼按质量比1：1.5缩聚而成，具有二维片层结构，横向尺寸为200~400 nm，片层厚度3~5 nm，孔径为0.6~0.8 nm；其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

步骤1）共价有机骨架TpHZ的制备：

将1,3,5-三甲酰基均苯三酚溶解于1,3,5-三甲苯/乙醇溶剂中，形成质量体积浓度为0.006~0.01 g/mL的溶液A，其中，溶剂中1,3,5-三甲苯与乙醇的体积比为1：1；然后向溶液A中加入水合肼，其中，1,3,5-三甲酰基均苯三酚与水合肼的质量比1：1.5；体系密封在氮气环境中加热到120℃，反应48 h，得到红褐色沉淀；将产物依次用无水四氢呋喃、无水丙酮和无水二氯甲烷离心洗涤后在120 ℃下真空干燥24 h，得到红色粉末；将干燥后的产物置于研钵中，加入3~5滴甲醇研磨60 min，将研磨后的产物溶于甲醇中离心洗涤，40℃下真空干燥24 h，得到的产物即为共价有机骨架TpHZ；

步骤2）功能梯度共价有机骨架膜的制备：

将步骤1）制得的共价有机骨架TpHZ溶于N,N-二甲基甲酰胺中，共价有机骨架TpHZ与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为0.005~0.03：1，超声分散30 min，得到分散液；将所得分散液与一定量聚醚砜混合得到溶液B，其中，聚醚砜与共价有机骨架TpHZ的质量比为50：1~6；再向溶液B中按与N,N-二甲基甲酰胺质量比0.05~0.075：1加入四氢呋喃得到溶液C；在60℃下以300 r/min的转速搅拌6~8 h，静置过夜脱泡后，得到均质铸膜液；将铸膜液通过不锈钢刮刀刮涂到玻璃板基底上，挥发10~15 s后，将玻璃板置于30~60℃的水中；铸膜液固化后，将其从玻璃板上揭下置于去离子水中浸泡24 h以去除膜表面过量有机溶剂，在25℃、40 RH%下干燥24 h，最终得到功能梯度共价有机骨架膜。

2.一种按权利要求1所述的方法制备的功能梯度共价有机骨架膜，其特征在于，膜内共价有机骨架具有梯度分布结构，将其用于渗透蒸发乙醇-水体系脱水，在76℃、原料浓度为质量分数90%的乙醇水溶液的条件下，渗透通量为1.73~2.48 kg/m²h，分离因子为224~1430。