[发明专利]一种M-gallate金属有机骨架膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种M‑gallate金属有机骨架膜及其制备方法与应用。其特征在于：M‑gallateMOF膜由M‑gallate晶体层和支撑体两部分组成，M‑gallate晶体层膜厚度范围为3μm‑20μm。其具体步骤为：A.制备M‑gallate晶种液；B.将晶种液均匀分散在支撑体上制备均匀的晶种；C.将修饰有晶种的支撑体通过反应釜水热合成或对扩散水热合成制得M‑gallate金属有机骨架膜。并将其应用到乙烯/乙烷气体的分离，单组分和混合气性能测试显示制备的M‑gallate膜具有良好的乙烯渗透性和乙烯/乙烷分离选择性。

技术领域

本发明属于气体分离膜技术领域，具体涉及一种M-gallate金属有机骨架膜及其制备方法与应用。

背景技术

烯烃/烷烃分离在石油化工生产中是一项极其耗能的过程。对于低碳烃类的获取常运用催化裂化得到。但此过程产物为烯烃烷烃混合物，必须进行分离提纯以进行生产合成。乙烯作为合成纤维、橡胶、塑料的基本化工原料，是世界上产量最大的化学产品之一。乙烯/乙烷(C₂H₄/C₂H₆)分离目前常采用低温蒸馏，但由于乙烯(C₂H₄)和乙烷(C₂H₆)相似的理化性质，这一分离过程能耗很高。因而可替代的低能耗分离技术如膜、吸附等技术一直是重要的研究领域。其中，膜分离技术具有能耗低、效率高、装填密度高、操作简单等优点，在C₂H₄/C₂H₆分离方面具有极大的应用潜力。目前膜分离技术最大的限制是缺少具有良好C₂H₄/C₂H₆分离选择性和C₂H₄渗透性的膜材料。目前开发的有机高分子膜存在选择性低的缺点，且有机膜存在选择性和渗透性此消彼长的矛盾情况。金属有机骨架材料(Metal-organicframeworks,MOFs)作为一种新兴的有机无机杂化材料正在蓬勃发展，其具有比表面积大、孔道可调变、拓扑结构丰富等特点。MOFs的多样性和可修饰性使得科研工作者能够根据目标分离体系选择合适的MOFs结构从而实现目标体系的高效分离。MOFs膜在气体分离领域具有极大应用潜力。

发明内容

本发明的目的之一在于提供了一种M-gallate金属有机骨架膜，本发明另一目的是提供了上述M-gallate金属有机骨架膜的制备方法，本发明还有一目的是将M-gallate金属有机骨架膜应用于C₂H₄/C₂H₆的分离。

本发明的技术方案如下：一种M-gallate金属有机骨架膜，其特征在于：M-gallateMOF膜由M-gallate晶体层和支撑体两部分组成，M-gallate晶体层在支撑体上均匀分布且与支撑体紧密结合，M-gallate晶体层膜厚度范围为3μm-20μm。

优选所述的支撑体为氧化铝或有机多孔支撑体；其中有机支撑体更优选为尼龙(PA)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯(PVDF)。

优选所述的M-gallate至少为Mg-gallate、Ni-gallate或Co-gallate中的一种。

本发明还提供了一种制备上述的M-gallate金属有机骨架膜的方法，其具体步骤为：A.制备M-gallate晶种液；B.将晶种液均匀分散在支撑体上制备均匀的晶种；C.将修饰有晶种的支撑体通过反应釜水热合成或对扩散水热合成制得M-gallate金属有机骨架膜。