[发明专利]分离甲烷和二氧化碳的膜及其制法

权利要求书

1.一种制备甲烷分离膜或二氧化碳分离膜的方法，特征在于包括以下步骤：

(a)通过如下步骤制备金属醇盐溶液：(i)将酸性催化剂、水和有机溶剂搅拌混合，(ii)接着向其中加入四烷氧基硅烷并将其搅拌混合，和(iii)然后加入含烃基的三烷氧基硅烷并将其搅拌混合，其中所述烃基选自含1至6个碳原子的烷基和苯基，

(b)将所述金属醇盐溶液涂布在无机多孔载体上，和

(c)在30至300℃下将所述涂布了金属醇盐溶液的无机多孔载体焙烧。

2.权利要求1所述的制备甲烷分离膜或二氧化碳分离膜的方法，其中，当所述（ii）的含烃基的三烷氧基硅烷的烃基选自含2至6个碳原子的烷基和苯基时形成甲烷分离膜，且当所述含烃基的三烷氧基硅烷的烃基为甲基时形成二氧化碳分离膜。

3.一种制备甲烷分离膜的方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)通过如下步骤制备金属醇盐溶液：(i)将酸性催化剂、水和有机溶剂搅拌混合，(ii)然后向其中加入四烷氧基硅烷并搅拌混合，和(iii)然后，加入含烃基的三烷氧基硅烷并将其搅拌混合，其中所述烃基选自含2至6个碳原子的烷基和苯基，

(b)将所述金属醇盐溶液涂布在无机多孔载体上，和

(c)在30至300℃下将所述涂布了金属醇盐溶液的无机多孔载体焙烧。

4.权利要求3所述的制备甲烷分离膜的方法，其中，

酸性催化剂选自硝酸和盐酸，

有机溶剂为选自甲醇、乙醇和丙醇的醇，

四烷氧基硅烷选自四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷，且

含烃基的三烷氧基硅烷选自乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、戊基三甲氧基硅烷、戊基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷。

5.权利要求3所述的制备甲烷分离膜的方法，其中，

步骤（a）中，

步骤(a-i)在15至40℃的温度下进行0.5至3小时，

步骤(a-ii)在15至40℃的温度下进行0.5至24小时，

步骤(a-iii)在15至40℃的温度下进行0.5至24小时，

步骤(b)包括以下步骤：(b-i)将无机多孔载体浸入金属醇盐溶液中和(b-ii)将其于15至40℃的温度下静置0.5至3小时来干燥，（b-iii）重复上述步骤（b-i）至（b-ii），

步骤(c)包括以下步骤：(c-i)用1至24小时将温度从室温升至30至300℃的焙烧温度，(c-ii)在焙烧温度下保持0.5至6小时，(c-iii)用5至10小时将温度从焙烧温度冷却至室温，和(c-iv)重复步骤(b-i)至(c-iii)1至10次。

6.权利要求3所述的制备甲烷分离膜的方法，其中，所述金属醇盐溶液含有0.005至0.1摩尔酸性催化剂、0.5至10摩尔水和5至60摩尔有机溶剂，基于1摩尔四烷氧基硅烷和含烃基的三烷氧基硅烷的总量计，且四烷氧基硅烷与含烃基的三烷氧基硅烷的摩尔比（四烷氧基硅烷/含烃基的三烷氧基硅烷）为1/9至9/1。

7.权利要求3所述的制备甲烷分离膜的方法，其中，所述甲烷分离膜的甲烷渗透率P(CH₄)与氮气渗透率P(N₂)的渗透率比[α(CH₄/N₂)]为1至10，且二氧化碳渗透率P(CO₂)与氮气渗透率P(N₂)的渗透率比[α(CO₂/N₂)]为1至100。

8.权利要求7所述的制备甲烷分离膜的方法，其中，所述甲烷渗透率P(CH₄)与氮气渗透率P(N₂)的渗透率比[α(CH₄/N₂)]在四烷氧基硅烷与含烃基的三烷氧基硅烷的摩尔比（四烷氧基硅烷/含烃基的三烷氧基硅烷）为7/3至1/9时为最大值。