[发明专利]一种UiO-66复合膜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种UiO‑66复合膜材料的制备方法，属于复合膜材料的技术领域；该方法用聚多巴胺包覆UiO‑66使MOFs与聚合物之间相容性更好；该方法将UiO‑66用聚多巴胺包覆，然后将聚多巴胺包覆后的MOFs材料分散在N,N‑二甲基乙酰胺中超声，配置聚偏氟乙烯的铸膜液，铸膜液离心脱泡后在玻璃板上刮膜，放入N,N‑二甲基乙酰胺溶液通过相转化成膜；本发明用UiO‑66制备聚偏氟乙烯的超滤平板膜材料，该复合膜材料具有高的水通量，抗污染性能好，耐压能力强等优势。

技术领域

本发明公开了一种UiO-66复合膜材料的制备方法，特别是一种UiO-66/PVDF复合膜材料的制备方法，属于复合膜材料的技术领域。

背景技术

膜技术是一种新型高效的分离技术，被认为是解决目前水资源、环境、能源、健康等领域重大问题的共性支撑技术之一。相比传统的分离技术，膜分离法具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、不污染环境和便于与其他技术集成等优势，被广泛应用于水处理、空气治理、工业分离、医疗健康、食品饮料纯化、锂离子电池等领域的分离过程中。

膜材料是膜技术的核心，其制备方法主要包括相转化法，拉伸法、径迹蚀刻法、界面聚合法等。复合膜兼具有机材料和无机材料的优势，是实现膜材料高性能化和多功能化的有效途径。金属有机框架(MOFs)材料是由金属离子（或簇）组成的次级结构单元与有机配体合成的结构有序的多孔材料，具有高的比表面积，大的孔隙率和可调的孔道结构等优势，在气体吸附与分离、废水处理和催化等领域得到了广泛的应用。早在上世纪90年代第一类MOFs多孔材料就被合成出来，但当时的MOFs材料存在一些问题，因此科学家一直致力于研究出一些稳定性好的MOFs材料，到目前为止，已经研究出越来越多的MOFs材料。而MOFs复合膜作为一种新型的复合膜材料，其主要是由MOFs材料和有机高分子膜材料复合而成，它可以有效地规避以上两种传统膜材料的缺点，兼具良好的化学稳定性和抗污染性能。MOFs有机-无机杂化膜同时具备了MOFs材料和有机高分子膜材料的优势，因此得到了研究者的广泛关注。

发明内容

针对MOFs膜分散性不好，MOFs材料在水中稳定性差等问题，发明提供了一种UiO-66复合膜材料的制备方法，本发明选择UiO-66可以有效地改善膜的水稳定性，再将UiO-66用PDA包覆可以有效解决MOFs材料的分散性问题；因此，合成的MOFs复合膜材料具有高的水通量，抗污染性能好，耐压能力强等优势。

本发明UiO-66复合膜材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）将四氯化锆和对苯二甲酸溶解于N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的混合液中，超声搅拌5~30min，得到混合溶液；将混合溶液转入反应釜中，在100~120℃反应12~24h；待反应釜冷却到室温后，过滤得到粉末；将粉末依次用N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮洗涤三次，再用甲醇洗涤三次，过滤后真空干燥，得到金属有机骨架材料UiO-66；

（2）将步骤（1）金属有机骨架材料UiO-66分散于pH=8~8.5的三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，超声震荡，然后加入多巴胺，室温下搅拌18~36小时，离心水洗3~4次后，冷冻干燥，得到UiO-66@PDA材料，其中金属有机骨架材料UiO-66与多巴胺的质量比为2~6:1；

（3）将UiO-66@PDA材料分散在N,N-二甲基乙酰胺中超声30~60 min，在分散液中添加聚偏氟乙烯制得铸膜液，然后在60~80℃下搅拌12~24小时；铸膜液离心脱泡后在玻璃板上刮膜，将玻璃板放入质量浓度40~60 %的 N,N-二甲基乙酰胺溶液中进行相转化成膜，最后取下膜用去离子水浸泡24小时，每8小时换一次水，即得UiO-66复合膜材料，其中聚偏氟乙烯在铸膜液中的质量浓度为10~15%。

所述步骤（1）四氯化锆和对苯二甲酸的摩尔比为1:（2~4）。

所述N,N’-二甲基甲酰胺和冰乙酸的体积比为（3~6）:4。