【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜分离，具体涉及一种zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法及在氢气分离中的应用。
技术介绍
1、膜分离技术因其低能耗而被认为是一种高效的氢分离技术，相较于传统的分离技术如变压吸附和蒸馏。沸石咪唑盐框架(zifs)由于具有类似沸石的性质，在筛分气体分离膜中引起了广泛的关注。其中，zif-8的孔径(0.34nm)介于氢气(0.289nm)与其它气体(氮气、甲烷等)的动力学直径之间，故zif-8连续膜被大量用于氢气的分离研究。zif-8膜常见的形态包括混合基质膜和连续薄膜，在未来的研究中，理论上将zif-8晶体紧密连接并堆叠成二维连续致密的薄膜将更有利于发挥其高渗透性和高选择性等特性。然而，由于zif-8的有机连接体不能提供额外的连接基团，无法与氧化铝载体表面的羟基形成共价键，这导致了zif-8在载体表面的非均相成核能力差。因此，在将zif-8晶体直接制备成连续完美膜层的过程中存在一些问题。为了解决这一问题，常常需要对陶瓷支架进行种子包膜或化学修饰，以促进mof晶体在支架表面的非均相成核。
2、多巴胺是一种具有自发沉积能力的分子，其在好氧和弱碱条件下(ph约8.5)能够形成自氧化自聚合的聚多巴胺(pda)层。过去的研究表明，贝类生物表面的涂层技术可以启发薄膜科学中的表面改性、功能化和薄膜复合膜的制备。然而，纯多巴胺的沉积过程通常耗时且不均匀，导致所得的pda颗粒无法均匀覆盖在基底表面上，这严重限制了pda涂层在纳米功能材料制备中的应用。在先前的研究中，低分子量聚乙烯亚胺(pei)可以通过与多巴胺发
技术实现思路
1、本专利技术解决的一个技术问题在于提供一种zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，由于zn2+与功能基团之间的螯合作用，zn2+@pda/pei涂层不仅在加热的甲醇体系中表现出极高的稳定性，而且可以作为成核和生长位点，促进连续zif-8膜的合成。本专利技术解决的另一个技术问题在于提供上述方法制备的zif-8膜在氢气分离中的应用，应用效果显示该zif-8膜具有较高的氢气渗透性和选择性。
2、技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，利用zn2+@pda/pei为界面层，修饰α-al2o3载片，得到被zn2+@pda/pei修饰的α-al2o3载片，然后采用溶剂热合成法制备zif-8膜。
4、所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，将zncl2、2-甲基咪唑、hcoona溶于甲醇溶液中，得到反应液；将反应液与zn2+@pda/pei修饰的α-al2o3载片放入反应容器，进行溶剂热合成；反应结束后取出膜，用甲醇洗涤，并在真空烘箱干燥，得到zif-8膜。
5、所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，反应液中zncl2的浓度为13-15g/l，2-甲基咪唑的浓度为17-18g/l，hcoona的浓度为7-8g/l；优选地，zncl2的浓度为14g/l，2-甲基咪唑的浓度为17.3g/l，hcoona的浓度为7.5g/l。
6、所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，所述溶剂热的反应温度为80-90℃，反应时间为14-18h；优选地，反应温度为85℃，反应时间为16h。
7、所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，被zn2+@pda/pei修饰的α-al2o3载片的制备方法，包括以下步骤：
8、(a)将盐酸多巴胺与pei溶于tris-hcl缓冲液中制备pda/pei修饰液；
9、(b)将pda/pei修饰液和α-al2o3放入玻璃培养皿中，然后放在的摇床中反应，即可得到被pda/pei修饰的α-al2o3载片；
10、(c)将所述被pda/pei修饰的α-al2o3载片放入的zn(no3)·6h2o甲醇溶液中，反应结束后即可得到被zn2+@pda/pei修饰的α-al2o3载片。
11、所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，所述步骤(a)，盐酸多巴胺与pei的质量比为1:0.8-1:1.2；盐酸多巴胺与tris-hcl缓冲液的用量比为1g:400-600ml；优选地，盐酸多巴胺与pei的质量比为1:1；盐酸多巴胺与tris-hcl缓冲液的用量比为1g:500ml。
12、所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，所述步骤(b)，pda/pei修饰液与α-al2o3在100-120r/min、20-30℃的摇床中反应10-14h；优选地，pda/pei修饰液与α-al2o3在110r/min、25℃的摇床中反应12h。
13、所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，所述步骤(c)，zn(no3)·6h2o甲醇溶液的浓度为0.08-0.12mol/l；反应温度为30-40℃，反应时间为5-7h；优选地，zn(no3)·6h2o甲醇溶液的浓度为0.1mol/l；反应温度为35℃，反应时间为6h。
14、所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，包括以下步骤：
15、(1)将盐酸多巴胺与pei溶于tris-hcl缓冲液中制备pda/pei修饰液；盐酸多巴胺与pei的质量比为1:1；盐酸多巴胺与tris-hcl缓冲液的用量比为1g:500ml；
16、(2)将pda/pei修饰液和α-al2o3放入玻璃培养皿中，然后放在的摇床中反应，即可得到被pda/pei修饰的α-al2o3载片；pda/pei修饰液与α-al2o3在110r/min、25℃的摇床中反应12h；
17、(3)将所述被pda/pei修饰的α-al2o3载片放入的zn(no3)·6h2o甲醇溶液中，反应结束后即可得到被zn2+@pda/pei修饰的α-al2o3载片；zn(no3)·6h2o甲醇溶液的浓度为0.1mol/l；反应温度为35℃，反应时间为6h；
18、(4)将hcoona、zncl2、2-甲基咪唑(2-mim)按顺序溶于甲醇溶液中，得到反应液；zncl2的浓度为14g/l，2-甲基咪唑的浓度为17本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Zn2+@PEI/PDA修饰合成ZIF-8膜的方法，其特征在于，利用Zn2+@PDA/PEI为界面层，修饰α-Al2O3载片，得到被Zn2+@PDA/PEI修饰的α-Al2O3载片，然后采用溶剂热合成法制备ZIF-8膜。
2.根据权利要求1所述Zn2+@PEI/PDA修饰合成ZIF-8膜的方法，其特征在于，将ZnCl2、2-甲基咪唑、HCOONa溶于甲醇溶液中，得到反应液；将反应液与Zn2+@PDA/PEI修饰的α-Al2O3载片放入反应容器，进行溶剂热合成；反应结束后取出膜，用甲醇洗涤，并真空干燥，得到ZIF-8膜。
3.根据权利要求2所述Zn2+@PEI/PDA修饰合成ZIF-8膜的方法，其特征在于，反应液中ZnCl2的浓度为13-15g/L，2-甲基咪唑的浓度为17-18g/L，HCOONa的浓度为7-8g/L。
4.根据权利要求1或2所述Zn2+@PEI/PDA修饰合成ZIF-8膜的方法，其特征在于，所述溶剂热的反应温度为80-90℃，反应时间为14-18h。
5.根据权利要求1所述Zn2+@PEI/PDA修饰合成Z
6.根据权利要求5所述Zn2+@PEI/PDA修饰合成ZIF-8膜的方法，其特征在于，所述步骤(a)，盐酸多巴胺与PEI的质量比为1:0.8-1:1.2；盐酸多巴胺与Tris-HCl缓冲液的用量比为1g:400-600mL。
7.根据权利要求5所述Zn2+@PEI/PDA修饰合成ZIF-8膜的方法，其特征在于，所述步骤(b)，PDA/PEI修饰液与α-Al2O3在100-120r/min、20-30℃的摇床中反应10-14h。
8.根据权利要求5所述Zn2+@PEI/PDA修饰合成ZIF-8膜的方法，其特征在于，所述步骤(c)，Zn(NO3).6H2O甲醇溶液的浓度为0.08-0.12mol/L；反应温度为30-40℃，反应时间为5-7h。
9.根据权利要求1所述Zn2+@PEI/PDA修饰合成ZIF-8膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.权利要求1-9任一所述方法制备的ZIF-8膜在氢气分离中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，其特征在于，利用zn2+@pda/pei为界面层，修饰α-al2o3载片，得到被zn2+@pda/pei修饰的α-al2o3载片，然后采用溶剂热合成法制备zif-8膜。
2.根据权利要求1所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，其特征在于，将zncl2、2-甲基咪唑、hcoona溶于甲醇溶液中，得到反应液；将反应液与zn2+@pda/pei修饰的α-al2o3载片放入反应容器，进行溶剂热合成；反应结束后取出膜，用甲醇洗涤，并真空干燥，得到zif-8膜。
3.根据权利要求2所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，其特征在于，反应液中zncl2的浓度为13-15g/l，2-甲基咪唑的浓度为17-18g/l，hcoona的浓度为7-8g/l。
4.根据权利要求1或2所述zn2+@pei/pda修饰合成zif-8膜的方法，其特征在于，所述溶剂热的反应温度为80-90℃，反应时间为14-18h。
5.根据权利要求1所述zn2+@pei/pda修饰合成...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶瑞晔，谢鈺麟，王友益，黄晓婵，郭鑫金，汪晴，吴洁，
申请(专利权)人：武夷学院，
类型：发明
国别省市：
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