【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种uio-66凝胶复合膜的制备方法及其在h2/co2分离中的应用，属于气体分离膜材料领域。
技术介绍
1、金属-有机框架(mof)是一类新型多孔晶体材料，由有机配体和金属离子/团簇构成，具有高比表面积、规则、可调的孔孔径以及可调节的表面特性，被认为是很好的气体分离膜材料。目前，生产连续mof膜方法包括原位生长、逐层生长、二次生长、反扩散等，制备方法一般比较复杂。而且，应用于气体分离的纯mof膜通常制备在刚性的无机基底上，在柔性聚合物基底上制备无缺陷、柔性的mof膜仍是一个挑战。
2、金属有机凝胶(mog)由通过非共价相互作用(主要是范德华力)聚集的结晶纳米颗粒组成，呈现弱流动或非流动均匀状态，具有高比表面积、低密度、固有的mof结构和传质通道，可以通过简单的工艺在各种基材上沉积厚度可控的连续mog层。mog的特性为解决这一挑战提供了思路。
3、目前，mog多沉积在玻璃等刚性基底上成膜，主要应用于电化学领域。纯mog成膜较脆，尤其是干燥后，无法很好的与柔韧的聚合物基底结合，在一定压力下，如果聚合物基底发生变形，mog层不可避免会产生裂纹。基于此，如果能提供一种方法，充分利用mog本身的特性制备以有机聚合物为支撑层的气体分离膜，将会显著降低基底成本、简化制膜方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种应用于h2/co2分离的uio-66凝胶复合膜的制备方法，该制备方法简单可靠，将制备好的mog制成膜，能够避免晶体生长成膜过程中产生的缺陷
2、为了达到上述目的，具体技术方案是：
3、一种应用于h2/co2分离的uio-66凝胶膜，包括氧化石墨烯(go)修饰的聚丙烯腈(pan)基底和uio-66凝胶/pei分离层，分离层还会进一步交联。
4、所述go修饰的pan基底是将一定量go抽滤至pan表面，能够弥补基底表面较大的缺陷，防止uio-66凝胶/pei溶液渗透且不会影响通量。
5、所述分离层以uio-66凝胶为主体，起分离作用。pei起柔化与黏附作用，一是柔化uio-66凝胶，保证形成一张完整、不易脆裂的膜；二是黏附基底，保证分离层与基底结合牢固。后续的交联的作用是进一步保证膜机械强度。
6、应用于h2/co2分离的uio-66凝胶膜的制备方法，包括以下步骤：
7、s1：将一定量go抽滤到pan基底上；
8、s2：将金属离子源、有机配体和催化剂超声溶解于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，水热反应得到凝固态的uio-66凝胶，充分清洗、活化所得凝胶；
9、s3：将uio-66凝胶和pei按一定比例分散到活化溶剂中，充分混合后旋涂到go修饰的pan基底上，获得uio-66凝胶复合膜；
10、s4：使用交联剂进行交联，并经过充分干燥，得到机械强度较好的uio-66凝胶复合膜。
11、所述步骤s1中，抽滤膜面积为12.56cm2，抽滤的go量为0.002-0.01mg，优选为0.002mg。
12、所述步骤s2中，金属离子源为zrocl2·8h2o或zrcl4,有机配体为对苯二甲酸(h2bdc)，催化剂为冰醋酸；水热反应条件不同，则金属离子源不同、反应物浓度不同。
13、当反应条件为100℃下2h时，金属离子源为zrocl2·8h2o，其浓度为0.24mol/l，h2bdc的浓度为0.17mol/l，dmf为30ml，冰醋酸用量为1ml。
14、当反应条件为120℃下24h时，金属离子源为zrcl4，浓度为0.025mol/l，h2bdc的浓度为0.025mol/l，dmf为40ml，冰醋酸用量为5ml。
15、清洗方式为离心清洗，离心转速10000rpm，离心时间为10min；清洗溶剂和活化溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和无水乙醇，先用n,n-二甲基甲酰胺在80℃下活化，然后用无水乙醇在60℃下活化，每次活化时间为12h。
16、所述步骤s3中，uio-66凝胶浓度为1-10wt％；pei分子量为600-70000，浓度为1-4wt％；旋涂量为1ml，旋涂转速为1000rpm。
17、所述步骤s4中，交联剂为戊二醛(ga)、单宁酸(ta)和均苯三甲酰氯(tmc)，交联方式为浸渍，交联时间为1-5min；固化温度为60℃，固化时间为5-10min；所得复合膜测试前在60℃下真空干燥24h。
18、上述的uio-66凝胶复合膜用于分离h2/co2。
19、本专利技术的有益效果是：1)制备方法简单、条件温和，将合成好的uio-66凝胶制备成膜，直接避免mof生长成膜过程中会产生的缺陷；2)枝状pei通过氢键、与zr4+的配位键等作用与uio-66凝胶网络紧密结合，不仅能够加固uio-66凝胶网络，还能起到黏附作用，将分离层与pan基底很好的结合起来；3)pei能够修饰uio-66凝胶孔隙，减小孔径，减小co2传递速率，同时对co2具有高吸附能力以阻止其扩散，因此具有优异的h2/co2分离性能。
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1.一种UiO-66凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，抽滤膜面积为12.56cm2，抽滤的GO量为0.002-0.01mg。
3.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，金属离子源为ZrOCl2·8H2O或ZrCl4,有机配体为对苯二甲酸，催化剂为冰醋酸；水热反应条件不同，则金属离子源不同、反应物浓度不同；清洗方式为离心清洗，清洗溶剂和活化溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇。
4.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，UiO-66凝胶浓度为1-10wt％；PEI分子量为600-70000，浓度为1-4wt％；旋涂量为1mL，旋涂转速为1000rpm。
5.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，交联剂为戊二醛、单宁酸或均苯三甲酰氯，交联方式为浸渍，交联时间为1-5min；固化温度为60℃，固化时间为5-10min；所得复合膜测试前在60℃下真空干燥24h。
6.一种UiO-66凝胶复合膜的制备方法，其
...【技术特征摘要】
1.一种uio-66凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，抽滤膜面积为12.56cm2，抽滤的go量为0.002-0.01mg。
3.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，金属离子源为zrocl2·8h2o或zrcl4,有机配体为对苯二甲酸，催化剂为冰醋酸；水热反应条件不同，则金属离子源不同、反应物浓度不同；清洗方式为离心清洗，清洗溶剂和活化溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和无水乙醇。
4.如权利要求1所述制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：王少飞，王庆楠，柳斌，唐艳婷，刘晨璐，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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