[发明专利]一种利用钴纳米阵列层转化形成金属有机骨架ZIF‑67膜的制备方法

摘要

本发明涉及了一种金属有机骨架ZIF‑67膜的制备方法，通过水热合成，先在载体上引入一层与载体结合牢固的钴纳米阵列层，获得具有钴纳米阵列层的载体；后处理过程中，钴纳米阵列层为ZIF‑67膜生长提供金属源，且作为成膜的生长点和结合点，生长形成连续均匀的ZIF‑67膜。该方法解决了金属有机骨架膜异相成核困难、与载体结合力弱、易脆裂的问题。无论是钴纳米阵列的生长过程还是配体处理的过程，均只使用水做溶剂，无其它有机溶剂参与。对环境污染小，符合绿色化学的发展要求。在成膜过程中，钴纳米阵列层起到了提供金属钴源和增强载体与ZIF‑67膜之间结合力的双重作用。

主权项

一种利用钴纳米阵列层转化形成金属有机骨架ZIF‑67膜的制备方法，其特征在于，通过水热合成，先在载体上引入一层与载体结合的钴纳米阵列层，获得具有钴纳米阵列层的载体；后处理过程中，钴纳米阵列层为ZIF‑67膜生长提供金属源，且作为成膜的生长点和结合点，生长形成连续均匀的ZIF‑67膜；具体如下：(1)采用下述两种方法中的一种，在载体上引入一层钴纳米阵列层：①氧化铝陶瓷管、片载体上引入针状碱式碳酸钴纳米线阵列：采用摩尔比为Co(NO3)2·6H2O:NaF:CO(NH2)2:H2O＝1:2:5:555的溶液为合成液；陶瓷载体悬垂于釜中，在75℃下反应12～24h，自然晾干，用去离子水冲洗，陶瓷载体上可得到厚度在2～10μm的针状碱式碳酸钴纳米线阵列层；②硅片、不锈钢微通道、不锈钢网载体上引入菱形氟化氢氧化钴纳米棒阵列：采用摩尔比为Co(NO3)2·6H2O：NH4F：C6H12N4：H2O＝1:1.4:2:555的溶液为氟化氢氧化钴纳米棒阵列合成液，将处理好的载体用聚四氟乙烯带悬垂于釜中，在75℃下反应12～24h，自然晾干，用去离子水冲洗，载体表面长有厚度在2～10μm氟化氢氧化钴纳米棒阵列层；(2)在具有钴纳米阵列的载体上制备ZIF‑67膜层：①在氧化铝陶瓷载体上利用针状碱式碳酸钴纳米线阵列引入ZIF‑67膜：将上述已引入针状碱式碳酸钴纳米线阵列层的陶瓷载体悬垂于内衬聚四氟乙烯的不锈钢釜中，加入0.5mol/L的2‑甲基咪唑水溶液，60℃下处理12～48h，釜自然晾干，取出氧化铝陶瓷载体，先用去离子水冲洗，后置于新鲜乙醇溶液中，浸泡12h，自然晾干；②在硅片、不锈钢微通道、不锈钢网载体上利用菱形氟化氢氧化钴纳米棒阵列引入ZIF‑67膜：将上述长有氟化氢氧化钴纳米棒阵列层载体用聚四氟乙烯带悬吊于釜中，加入0.5mol/L的2‑甲基咪唑水溶液，60℃下处理12～48h，釜自然晾干，取出长有氟化氢氧化钴纳米棒阵列层载体，先用去离子水冲洗，后置于乙醇溶液中，浸泡12h，自然晾干。