[发明专利]一种利用层状金属氢氧化物自转化制备高取向MOF纳米片式膜的方法

说明书

本发明属于MOF纳米片式膜制备领域，公开了一种利用层状金属氢氧化物自转化制备高取向MOF纳米片式膜的方法。即先在载体表面引入一薄层二维Co(OH)₂纳米片层，然后自转化获得高取向Co₂(bIm)₄纳米片式膜。二维Co(OH)₂纳米片本身具有二维超薄结构，可以平铺在载体表面，在不加任何外力辅助的情况下，大大有利于控制二维膜的取向生长，从而在含有结构调节剂的配体合成液中可以解离出Co²⁺，并进一步与配体结合生成高取向Co₂(bIm)₄纳米片式膜。该简单制备方法可扩展到其它二维膜的制备，开辟了制备高度取向的超薄二维纳米MOF膜的新途径。

技术领域

本发明属于MOF纳米片式膜制备领域，本发明涉及一种利用层状金属氢氧化物自转化制备高取向MOF纳米片式膜的方法。提供了一种制备高取向MOF纳米片式膜的新途径。

背景技术

混合物的分离在化学行业中至关重要，但在整个工业用能中，分离过程能耗占到40％以上。与传统的分离技术相比，膜分离由于具有较高的分离效果、低能耗以及环境友好等特点受到广泛关注，但是膜的渗透性和选择性通常会相互制约，即受到罗伯逊上限的限制。然而，开发高渗透性以及高选择性的膜层受到了传统膜材料的制约以及制膜方法的局限性。

近年来，厚度仅为一到几个原子的超薄二维材料的优势逐渐显现及研究水平的不断提高，高选择性和高通量的二维材料正迅速成为制备高性能分离膜的理想材料，其在超滤、纳滤、反渗透、渗透汽化和气体分离等各种膜分离过程中表现出非凡的分离性能。与传统三维膜材料不同的是，由二维材料设计制备的分离膜具有超薄的特性，可以实现最小的传输阻力和最大的渗透通量。通过对二维材料的层间距离和纳米孔径的合理调节和精确控制，有选择的使液体、气体、离子和其他物种快速通过，实现高性能的分离。因此超薄的二维多孔纳米片式膜具有超高的渗透性以及出色的选择性，有望突破罗伯逊上限，是分离膜的理想结构，是未来膜分离领域最有前景性和挑战性的研究课题。