[发明专利]一种话筒状MOFs基油水分离金属网膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种话筒状MOFs基油水分离金属网膜及其制备方法，该金属网膜包括铜网、在该铜网表面原位生长的Cu(OH)₂和以Cu(OH)₂为模板生长的Cu‑CAT‑1(MOFs的一种)。话筒状MOFs基油水分离金属网膜是利用水热法等方法制备的。该金属网膜具有优异的超亲水/水下超疏油性、超强的抗油污性，而且对不同种类的油/水混合物都表现出极好的分离效果，在油/水混合物分离方面有着巨大的应用前景和参考价值。

技术领域

本发明涉及一种话筒状MOFs基油水分离金属网膜及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

石油泄漏事故的频发和生活中含油污水的排放已经造成严重的环境污染和资源浪费，如何高效地对含油污水进行处理是目前人们面临的一道难题。超声、离心、气浮和化学法等许多传统方法常被人们用于分离油/水混合物，然而同时又受到工艺复杂、成本高、效率低和易产生二次污染等缺点限制。近年来，基于特殊润湿性表面的膜分离技术由于其分离性能高、能耗低、操作方便、绿色无污染等优势而受到广泛的关注。

表面润湿性对膜材料的油水分离性能具有很大的影响，所以研究人员会根据需要调节膜的表面润湿性来调控膜材料的油水分离性能，主要手段包括调节膜的表面组分和构建表面微纳多级结构。金属有机框架化合物(MOFs)作为一种新兴的多孔晶体材料，因其具有高比表面积、高孔隙率、孔道规则等优点在油水分离领域受到越来越多的关注。例如，张等人通过简单的溶液浸泡工艺成功设计并制备了一种基于UIO-66(MOFs的一种)涂层的金属网膜，研究发现，该膜具有超亲水性和水下超疏油性，在油水分离过程中展现出超高的水通量和优异的分离效率(ACS Appl.Mater.Interfaces 2018,10,17301-17308)；李等人以不锈钢丝网(SSM)为基底材料，通过简单的自组装法将氨基化的UiO-66和氧化石墨烯(GO)修饰到SSM的表面，构筑了SSM/UiO-66-NH₂/GO多级结构，该结构表现出超亲水性、超强的抗油污性和显著的油水分离效果(J.Hazard.Mater.2019,373,725–732)。Cu-CAT-1作为一种具有超亲水性和水下超疏油性的MOFs材料，在膜分离油/水混合物领域中的应用鲜有报道。

本发明选用机械性能和耐蚀性能优异的铜网作为载体，首先通过原位生长氢氧化铜(Cu(OH)₂)纳米线阵列作为牺牲模板，提供后期生长Cu-CAT-1的铜源，然后通过简单的水热法构筑表面具有话筒状微纳粗糙结构的Cu/Cu(OH)₂/Cu-CAT-1多级结构。该金属网膜具有优异的超亲水/水下超疏油性、超强的抗油污性，对不同种类的油水混合物都表现出极好的分离效果，在油/水混合物分离方面有着巨大的应用前景和参考价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种话筒状MOFs基油水分离金属网膜及其制备方法，可以解决目前油水分离膜通量低、易污染等问题。

本发明为实现上述目的所要解决的技术问题是，通过水热法等方法制备话筒状MOFs基金属网膜，以获得具有优异性能的油水分离膜。

为达到上述目的，一方面，本说明书提供了一种话筒状MOFs基油水分离金属网膜，其特征在于，包括铜网、在该铜网表面原位生长的Cu(OH)₂和以Cu(OH)₂为模板生长的Cu-CAT-1(MOFs的一种)，铜网孔径为32～45μm，Cu(OH)₂长度为8～15μm，直径为220～580nm，Cu-CAT-1的长度为7～13μm，Cu-CAT-1的尖端微球直径为0.8～2μm。

在上述话筒状MOFs基油水分离金属网膜中，优选地，铜网的目数为400目。

在上述话筒状MOFs基油水分离金属网膜中，优选地，Cu-CAT-1的尖端微球表面有尺寸为几十纳米的微纳突起。

另一方面，本说明书提供了上述话筒状MOFs基油水分离金属网膜的制备方法，该方法包括以下步骤：