【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体分离膜材料，尤其涉及cof-5/6fbd混合基质膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、氦气是重要战略稀有气体资源，在国防军工、高端医疗、电子制造和大科学装置等领域。都发挥着不可替代的作用.我国氦资源匮乏，绝大部分的氦气都依赖进口，现有资源品位低且提取困难，因此发展高效低成本的氦气提取技术对于保障我国氦资源安全具有重要意义。气体分离膜技术具有能效高、投资少、运行简单等优点，被认为是实现氦气高效、低成本提取的有效途径。膜分离技术具有高效、绿色、节能等优点，被公认为是一种极具潜力且可替代现有技术的气体过滤手段。目前，混合基质膜结合了聚合物膜和无机膜的优点，被研究者广泛关注，并在气体分离领域展现出良好的应用前景。
2、混合基质膜是提高聚合物膜性能的一种有效途径。传统的混合基质膜的微观结构由一种无机材料填充，材料以微米或纳米颗粒(离散相)的形式存在于聚合物基质(连续相)中，与纯聚合物膜相比，显著改善了气体渗透分离性能。目前用于氦气分离的混合基质膜的研究较少，而现有的混合基质膜用于氦气分离存在氦气通量较小，氦气选择性较低的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供cof-5/6fbd混合基质膜及其制备方法与应用，以至少解决现有混合基质膜用于氦气分离存在氦气通量较小，氦气选择性较低的问题。
2、本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：
3、第一方面，本专利技术提供了一种cof-5/6fbd混合基质膜，包括6fbd聚合物和分
4、结合第一方面，在一些实施方式中，所述cof-5的用量为6fbd聚合物的10wt％。
5、第二方面，本专利技术提供了一种cof-5/6fbd混合基质膜的制备方法，包括如下步骤：
6、称取6fbd聚合物溶解在二甲基乙酰胺中，得到聚合物溶液；
7、称取cof-5分散在二甲基乙酰胺中，第一次搅拌、超声分散，得到cof-5溶液，cof-5的用量为6fbd聚合物的5wt％～20wt％；
8、将cof-5溶液与聚合物溶液混合，第二次搅拌、超声分散，得到的混合溶液静置30～60min后，倒在聚四氟乙烯板上，用刮刀刮涂40～70μm的厚度，随后在60～80℃的鼓风干燥箱中干燥4～6h后，从聚四氟乙烯板上刮下薄膜，并将薄膜置于无水甲醇中浸泡10～24h，于60～100℃下干燥4～8h，得到cof-5/6fbd混合基质膜。
9、结合第二方面，在一些实施方式中，所述6fbd聚合物的制备方法如下：
10、将2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺混合，然后加入n-甲基吡咯烷酮，在n2气氛下溶解后，于温度0～5℃条件下加入6fda，得到的反应混合物在室温下搅拌10～24h，得到聚酰胺酸反应混合物；
11、将3-甲基吡啶和乙酸酐加入聚酰胺酸反应混合物中，并搅拌10～24h进行酰亚胺化反应，得到的反应物在甲醇中沉淀、洗涤，真空干燥，得到6fbd聚合物。
12、结合第二方面，在一些实施方式中，所述6fda、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺的摩尔比为1:(0.5～1):(0.5～1)，所述6fda、3-甲基吡啶和乙酸酐的摩尔比为1:1:(1～20)。
13、结合第二方面，在一些实施方式中，所述cof-5的制备方法如下:将1,4-苯二硼酸、2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯、均三甲苯和1,4-二氧六环混合均匀，得到混合物，用超声波细胞粉碎机将混合物超声处理2～4h，随后在6000～8000rpm下离心10～30min，分离出的粉末，用丙酮洗涤，并在60～80℃下真空干燥过夜，得到cof-5。
14、结合第二方面，在一些实施方式中，所述1,4-苯二硼酸与2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯的摩尔比为(1.4～2.8):1，所述1,4-苯二硼酸、均三甲苯和二氧六环的摩尔比为1:(1～3):1。
15、结合第二方面，在一些实施方式中，所述聚合物溶液中的6fbd聚合物质量浓度为0.5％～2％，所述cof-5溶液中的cof-5的质量浓度为0.2％～1％。
16、结合第二方面，在一些实施方式中，所述第一次搅拌的时间为1～5h，所述第二次搅拌的时间为1～8h；所述超声分散操作为超声3～8次，每次超声3～8min，每完成一次超声静置3～5min再进行下一次超声分散。
17、第三方面，本专利技术提供了上述第一方面所述的cof-5/6fbd混合基质膜或者上述第二方面所述的制备方法制备得到的cof-5/6fbd混合基质膜在氦气分离中的应用。
18、本专利技术利用cof-5超高的比表面积和独特的孔隙结构，以及良好的相容性，优化混合基质膜对he的选择性，同时cof-5和6fbd两种不同通量和选择性材料的使用，设计出了性能更好的气体分离膜，即cof-5/6fbd混合基质膜，显著提升了氦气通量和氦气选择性。
19、经试验，cof-5具有固定孔径2.7nm和比表面积高达964.9m2.g-1。本专利技术的cof-5/6fbd混合基质膜的气体分离测试试验结果显示，cof-5/6fbd混合基质膜的氦气最大通量达到296gpu，he/ch4、he/n2和he/co2选择性分别达588、572、391，说明cof-5的引入大大改善了氦气传质阻力，且利用本身结构特性改善了氦气选择性。
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1.COF-5/6FBD混合基质膜，其特征在于，包括6FBD聚合物和分散在6FBD聚合物中的COF-5，所述COF-5的用量为6FBD聚合物的5wt％～20wt％。
2.根据权利要求1所述的COF-5/6FBD混合基质膜，其特征在于，所述COF-5的用量为6FBD聚合物的10wt％。
3.COF-5/6FBD混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的COF-5/6FBD混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述6FBD聚合物的制备方法如下：
5.根据权利要求4所述的COF-5/6FBD混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述6FDA、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺的摩尔比为1:(0.5～1):(0.5～1)，所述6FDA、3-甲基吡啶和乙酸酐的摩尔比为1:1:(1～20)。
6.根据权利要求3所述的COF-5/6FBD混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述COF-5的制备方法如下：
7.根据权利要求6所述的COF-5/6FBD混合基质膜的制
8.根据权利要求3所述的COF-5/6FBD混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液中的6FBD聚合物质量浓度为0.5％～2％，所述COF-5溶液中的COF-5的质量浓度为0.2％～1％。
9.根据权利要求3所述的COF-5/6FBD混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述第一次搅拌的时间为1～5h，所述第二次搅拌的时间为1～8h；所述超声分散操作为超声3～8次，每次超声3～8min，每完成一次超声静置3～5min再进行下一次超声分散。
10.根据权利要求1或2所述的COF-5/6FBD混合基质膜或者根据权利要求3-9任一项所述的制备方法制备得到的COF-5/6FBD混合基质膜在氦气分离中的应用。
...【技术特征摘要】
1.cof-5/6fbd混合基质膜，其特征在于，包括6fbd聚合物和分散在6fbd聚合物中的cof-5，所述cof-5的用量为6fbd聚合物的5wt％～20wt％。
2.根据权利要求1所述的cof-5/6fbd混合基质膜，其特征在于，所述cof-5的用量为6fbd聚合物的10wt％。
3.cof-5/6fbd混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的cof-5/6fbd混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述6fbd聚合物的制备方法如下：
5.根据权利要求4所述的cof-5/6fbd混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述6fda、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺的摩尔比为1:(0.5～1):(0.5～1)，所述6fda、3-甲基吡啶和乙酸酐的摩尔比为1:1:(1～20)。
6.根据权利要求3所述的cof-5/6fbd混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述cof-5的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘华丽，王乾有，刘家鑫，丁佰锁，张贺，
申请(专利权)人：理工清科重庆先进材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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