【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混合基质膜材料制备，具体涉及一种受神经元启发的cnt@du复合材料的制备及在碳捕集中应用。
技术介绍
1、ccus(carbon capture utilization storage)，即碳捕获、利用与封存则是应对全球气候变化的关键技术之一，受到全社会的广泛关注。因此，减少排放和降低大气中的二氧化碳浓度是迫切需要予以高度重视的任务。由于化石燃料在可预见的未来仍将是主要能源来源，减少人为二氧化碳排放的最直接战略是从源头消除二氧化碳。因此，为了缓解急剧增加的全球能源需求和环境问题，对可持续能源储存技术的要求很高。
2、与其他碳氢燃料(如煤和石油)相比，天然气(ng)可以提供更高的热值和更少的二氧化碳排放。目前全球消耗的能源中约30％是由天然气生产的，此外，很大一部分天然气以液态形式运输到全球。天然气(ng)已经成为世界上最有用、最清洁、最便宜的能源之一。据推测，从2002年到2025年，全球天然气消费量将以年均2.3％的速度增长。据估计，已探明的天然气储量有三分之一是酸性的。在原始形式下，它主要由甲烷(ch4)、不同数量的较重的气态碳氢化合物、酸性气体、水蒸汽、汞、放射性气体和其他气体组成。天然气中co2的含量约为20％左右，ng需要进一步净化。天然气中对二氧化碳进行最佳分离是必要的，因为它降低了天然气的燃烧热值，并影响天然气的销售价格。天然气中二氧化碳含量高，促进了碳酸和干冰的形成，更为甚者还会造成管道腐蚀，增加管道输送的气体体积。二氧化碳浓度高于2％或3％会显著降低该气体的btu值(热容量)，使其在经
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种受神经元启发的cnt@du复合材料的制备及在碳捕集中应用。本专利技术制备的受神经元启发的cnt@du复合材料作为填充剂在混合基质膜内构建交互式传递网络，提高气体分离性能，用于碳捕集。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、在某一具体实施方案中，本专利技术提供了一种受神经元启发的cnt@du复合材料的制备方法，所述方法包括步骤：
4、(1)碳纳米管在浓硝酸溶液中充分分散，加热回流搅拌。得到的酸化产物用水反复洗涤过滤，直至滤液ph值约为7。后分散在配制的naoh溶液中，并将ph调至10左右。然后在真空烘箱中进一步干燥，获得羧基化碳纳米管。
5、(2)将zrcl4溶解于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，然后将步骤(1)中合成的羧基化碳纳米管缓慢加入上述溶液中，在室温下进行超声反应，获得前驱体溶液。
6、(3)基于步骤(2)制备的前驱体溶液，将h2bdc、苯甲酸与前驱体溶液混合均匀，于一定温度下连续搅拌，反应结束后离心收集，用dmf以及适量甲醇洗涤。最后，在真空烘箱中干燥，并在箱式高温马弗炉中进行热活化，从而获得cnt@du。
7、进一步地，步骤(1)中所述碳纳米管与浓硝酸的用量关系为2g：50ml；所述搅拌的温度为70～90℃，时间为36h～48h。
8、步骤(2)中所述zrcl4、羧基化碳纳米管、dmf的用量关系为0.6g：0.36g：120ml。
9、步骤(3)中所述h2bdc，苯甲酸的用量关系为0.4g：8.8g；所述搅拌的温度为100～120℃，时间为20h～24h。
10、在某一具体实施方案中，本专利技术还提供了采用上述制备方法制备得到的受神经元启发的cnt@du复合材料。
11、在某一具体实施方案中，本专利技术还提供了上述受神经元启发的cnt@du复合材料在碳捕集中的应用。
12、在某一具体实施方案中，本专利技术还提供了一种混合基质膜，所述的混合基质膜以受神经元启发的cnt@du复合材料作为填充剂，以自聚合约束pebax/peg-mea(spm)为基底材料，填充剂与基底材料常温下室温物理共混后形成；所述的混合基质膜的厚度为169～186μm；填充剂占混合基质膜的质量百分数为1％～7％。
13、进一步的，本专利技术还提供了上述混合基质膜在co2捕集中的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、本专利技术提供了受神经元启发的cnt@du复合材料的制备方法，并将制备的cnt@du作为填充剂与spm基质物理共混形成混合基质膜。本专利技术方法制备的spm/cnt@du混合基质膜制备过程简单，反应可控，原料价廉易得。受到神经元结构的启发，cnt@du由“仿细胞体”的duio-66和“仿突触”的cnt组成，因此cnt@du可起到交互式“神经元启发”传递网络的作用。其中，“仿突触”的cnt，为相邻duio-66之间的快速co2传递提供远距离和有序的通道。此外，由于“仿细胞体”的duio-66具有不饱和的活性zr4+位点，可以对co2进行快速捕获。制备的混合基质膜具有交互式“神经元启发”传递网络，可强化co2在膜中的传递。
16、本专利技术结合cnt和duio-66填充剂的优点，实现协同效应；混合基质膜制备过程简单、反应可控、原料价廉易得、条件温和，可促进无机填充剂与高分子基质的优势互补。研究结果表明，本专利技术对co2/ch4混合气体的渗透选择性co2通量最高为851.3±17barrer，co2/ch4选择性为25.9±0.3。
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1.一种受神经元启发的CNT@DU复合材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的受神经元启发的CNT@DU复合材料在碳捕集中的应用。
4.一种混合基质膜，所述的混合基质膜以受神经元启发的CNT@DU复合材料作为填充剂，以自聚合约束Pebax/PEG-MEA(SPM)为基底材料，填充剂与基底材料常温下室温物理共混后形成；所述的混合基质膜的厚度为169～186μm；填充剂占混合基质膜的质量百分数为1％～7％。
5.根据权利要求4所述的混合基质膜在CO2捕集中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种受神经元启发的cnt@du复合材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的受神经元启发的cnt@du复合材料在碳捕集中的应用。
4.一种混合基质膜，所述的混合基质膜以受神经元...
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