[发明专利]一种CO2优先渗透的有机‑无机杂化SiO2膜及其制备方法

权利要求书

1.一种CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜，其特征在于：由上下两层膜构成；下层膜是有机硅材料和酸性催化剂按照摩尔比0.05:1～0.15:1混合后在室温条件下反应生成的前驱体溶胶经涂覆、烧结干燥而制得；上层膜是有机硅材料和酸性催化剂按照摩尔比5:1～15:1混合后在室温条件下反应生成的前驱体溶胶经涂覆、烧结干燥而制得；

所述有机-无机杂化SiO₂膜的CO₂/CH₄的分离系数大于15。

2.如权利要求1所述的CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜，其特征在于：所述的有机硅材料是1,2-二(三乙氧基硅基)甲烷(BTESM)、1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)、1,2-二(三乙氧基硅基)辛烷(BTESO)中的一种或两种以上的混合物；

所述的酸性催化剂优选是HCl、H₂SO₄或者HNO₃。

3.如权利要求1或2所述的CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将有机硅材料和酸性催化剂按照摩尔比0.05:1～0.15:1混合后在室温条件下反应，然后将反应产物放置于水浴中，得到前驱体溶胶1；将有机硅材料和酸性催化剂按照摩尔比5:1～15:1混合后在室温条件下反应，得到前驱体溶胶2；

(2)在支撑载体表面采用如下步骤制膜：

(2-1)将载体放于烘箱中预热，随后将前驱体溶胶1均匀涂覆于载体表面，然后把载体放于管式炉中，在空气条件下焙烧：

(2-2)将步骤(2-1)重复数次，然后进行如下步骤(2-3)；

(2-3)在经步骤(2-2)处理得到的载体表面涂覆前驱体溶胶2，然后把载体放于管式炉中，在空气条件下焙烧；

(2-4)将步骤(2-3)重复数次。

4.如权利要求3所述的CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜的制备方法，其特征在于：所述的载体为多孔α-Al₂O₃中空陶瓷纤维管或者多孔金属氧化物载体。

5.如权利要求3所述的CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2-1)中，预热温度为100-150℃。

6.如权利要求3所述的CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，有机硅材料和酸性催化剂按照摩尔比0.05:1～0.15:1混合后首先在室温下反应1～4小时，然后水浴反应0.5～1.5小时；有机硅材料和酸性催化剂按照摩尔比5:1～15:1混合后在室温下反应1～5小时。

7.如权利要求3所述的CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，室温温度为15～25℃，水浴温度为30～40℃。

8.如权利要求3所述的CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，前驱体溶胶1与前驱体溶胶2分别与溶剂按照质量比1:5～1:10的比例稀释。

9.如权利要求3所述的CO₂优先渗透的有机-无机杂化SiO₂膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2-1)与(2-3)中，焙烧温度为250～300℃。