一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜

本发明涉及玻璃膜，具体地说，涉及一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜。

背景技术：

1、随着全球工业化的发展，工业分离领域中的气体分离得到了飞速的发展。相较于传统过滤，膜分离由于其具有能耗低、选择性好、效率高、便于操作、对环境友好等特点，已广泛应用于气体分离领域。相较于其他分离膜，mof作为一种有机-无机杂化材料，由无机金属中心(金属离子或金属簇)与有机配体桥连经自组装形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料，由于其具有孔隙率高、孔径可调、结构的多样性等特点，能克服trade-off效应，因此一直受到广泛学者的关注研究，有望成为膜分离领域最有希望的材料。

2、zif系列的膜材料具有较小的孔径，同时拥有更高的热稳定性和化学稳定性，因此成为气体分离膜领域的热点材料之一。学者发现纯金属zif膜对h2/ch4、co2/n2和co2/ch4的分离性能远高于传统材料如沸石膜，但目前对于双金属zif膜的研究几乎没有。而对于其他mof家族如co-mof-74，可以通过进行co2+/ni2+、co2+/mg2+双金属掺杂改性增加对ch4、h2和己烯的选择性。因此，可以利用不同金属离子掺杂改性效应，探索制备双金属zif分离膜，这对h2/ch4、co2/n2和co2/ch4的气体分离具有重大意义。

技术实现思路

1、针对以上目前存在的一些问题，本发明的目的在于提供一种应用于气体分离领域的沸石咪唑骨架玻璃膜。所述分离膜对h2/ch4、co2/n2和co2/ch4均具有较高的理想选择性，能有效分理出h2、ch4等气体，同时制备方法简单、薄膜热稳定性好，气体分离效率高。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜，包括zn/co-zif-62玻璃膜以及α-al2o3基衬，所述zn/co-zif-62玻璃膜设置在α-al2o3基衬的上方。

4、作为本发明的进一步改进，所述α-al2o3基衬的制备过程为：用2000目的砂纸对基衬表面进行打磨抛光处理，接着放入6wt％盐酸中，在60℃烘箱中浸泡8-12h，反应结束后用去离子水和乙醇多次冲洗掉表面残余的盐酸，最后将反复冲洗过的al2o3片在100℃烘箱中干燥8-12h。

5、作为本发明的进一步改进，所述zn/co-zif-62晶体膜的制备过程为：称取0.0847gco(no3)2·6h2o、1.646g zn(no3)2·6h2o、5.3527g咪唑和1.0321g苯并咪唑，倒入50mldmf中充分溶解，搅拌30-120min后，放入α-al2o3片，随后一起转移至高压反应釜中。在130℃烘箱中反应48h，随后在100℃烘箱中干燥得到晶体膜；将制备得到的晶体膜放入管式炉中熔融淬冷，以10℃/min速率从室温升至435℃，保温10-15min，随后冷却至室温得到金属-有机骨架玻璃膜。

6、作为本发明的进一步改进，所述zn/co-zif-62玻璃膜的薄膜直径为10-20mm。

7、作为本发明的进一步改进，所述双金属离子有机骨架玻璃膜度约为35～45微米。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

9、1.所用薄膜均首先由水热合成法，再由熔融淬冷法制备得到，该方法操作简单，制作成本低。

10、2.相较于纯zif系列分离膜，双金属zif分离膜对h2/co2、ch4/co2、h2/ch4气体表现出了更强的气体分离效率。

技术特征：

1.一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜，其特征在于：包括zn/co-zif-62玻璃膜以及α-al2o3基衬，所述zn/co-zif-62玻璃膜设置在α-al2o3基衬的上方。

2.根据权利要求1所述的一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜，其特征在于：所述α-al2o3基衬的制备过程为：用2000目的砂纸对基衬表面进行打磨抛光处理，接着放入6wt％盐酸中，在60℃烘箱中浸泡8-12h，反应结束后用去离子水和乙醇多次冲洗掉表面残余的盐酸，最后将反复冲洗过的al2o3片在100℃烘箱中干燥8-12h。

3.根据权利要求1所述的一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜，其特征在于：所述zn/co-zif-62晶体膜的制备过程为：称取0.0847gco(no3)2·6h2o、1.646gzn(no3)2·6h2o、5.3527g咪唑和1.0321g苯并咪唑，倒入50mldmf中充分溶解，搅拌30-120min后，放入α-al2o3片，随后一起转移至高压反应釜中。在130℃烘箱中反应48h，随后在100℃烘箱中干燥得到晶体膜；将制备得到的晶体膜放入管式炉中熔融淬冷，以10℃/min速率从室温升至435℃，保温10-15min，随后冷却至室温得到金属-有机骨架玻璃膜。

4.根据权利要求1所述的一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜，其特征在于：所述zn/co-zif-62玻璃膜的薄膜直径为10-20mm。

5.根据权利要求1所述的一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜，其特征在于：所述双金属离子有机骨架玻璃膜度约为35～45微米。

技术总结
本发明公开了一种应用于气体分离领域的双金属离子有机骨架玻璃膜，其成膜于Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;基衬上，玻璃膜表面连续平整、致密、生长均匀，薄膜直径10‑20mm，厚度约为35～45微米。本发明将沸石咪唑酯骨架玻璃膜中部分中心金属离子替换成其他金属离子，与目前存在的金属有机骨架气体分离膜，保留了ZIF特有的小孔径特点，同时提高了对H<subgt;2</subgt;/CH<subgt;4</subgt;、CO<subgt;2</subgt;/N<subgt;2</subgt;和CO<subgt;2</subgt;/CH<subgt;4</subgt;的气体选择性，并且兼具生产成本低、制作工艺简单、热稳定性好等优点，在未来气体分离领域有非常大的应用前景。

技术研发人员：乔昂,钟灵珊,郭丝雨,刘稳果
受保护的技术使用者：中山市武汉理工大学先进工程技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15