[发明专利]一种含有类沸石咪唑框架材料的混合基质膜的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种由类沸石咪唑框架材料（Zeolite imidazolate framework，ZIF，为了叙述方便，以下用Z1F代表该物质）ZIF‑7与聚酰亚胺Matrimid组合而成的混合基质膜的制备方法及其应用，属于膜分离技术领域。所述膜为ZIF‑7与Matrimid聚酰亚胺（化学名：5(6)‑氨基‑1‑(4’‑氨基苯基)‑1，3‑三甲基茚烷，商品名：Matrimid®5218，为了叙述方便，以下用Matrimid代表该物质）混合基质膜，即ZIF‑7/Matrimid膜，用于H₂/CO₂混合气体的分离。有益效果为：1）ZIF‑7的制备成本较很多MOF材料更为低廉；2）ZIF‑7/Matrimid膜结合了类沸石咪唑框架材料ZIF‑7和聚合物材料Matrimid两者的优点，相较纯Matrimid膜的透过性有较大提高而维持了高选择性；3）此发明膜对H₂/CO₂混合气体显示出很好的分离效果，在水煤气制氢等领域有巨大的应用价值。

主权项

一种由类沸石咪唑框架材料ZIF‑7与聚酰亚胺Matrimid组合而成的混合基质膜的制备方法，其特征在于具有如下的制备过程和步骤:a. 类沸石咪唑框架材料ZIF‑7纳米颗粒的制备 将0.265 g氯化锌（ZnCl₂）和0.310 g苯并咪唑溶解于30 ml N‑N二甲基甲酰胺（DMF）中，加入0.465 g二乙胺，搅拌约30分钟，倒入反应釜，在130 ℃下反应24小时；反应结束后，离心收集产品，甲醇清洗3次并离心，然后置于60 ℃烘箱中隔夜烘干；b. 纯Matrimid制膜液的制备 采用市售商品名为Matrimid® 5218的聚酰亚胺为原料制备纯Matrimid膜所需制膜液，将0.28 g Matrimid分批溶解于三氯甲烷中，搅拌48小时以得到均匀制膜液，超声并搅拌；静置准备刮膜；c. 混合基质膜制膜液的制备 制备ZIF‑7质量百分含量为5~30 wt%，相应Matrimid质量百分含量为95~70 wt%的混合基质膜所需制膜液；将相应质量的ZIF‑7纳米颗粒分散在三氯甲烷中，超声30分钟使ZIF‑7颗粒分散均匀；然后向其中分批加入相应质量的Matrimid，搅拌48小时以得到均匀制膜液；超声并搅拌；静置准备刮膜；d. 制膜将平板玻璃和刮膜器请洗干净，将制膜液均匀倒在平板玻璃上，使用刮膜器在平板玻璃上进行刮膜，膜干后马上将其取下，放入烘箱中在180 ℃下退火16小时；最终制得混合基质膜。