[发明专利]一种电化学制备自支撑MXene-ZIF-8复合膜的方法

说明书

本发明属于分离技术领域，公开了一种电化学制备自支撑MXene‑ZIF‑8复合膜的方法。具体包括：(1)将导电基板置于MXene纳米片溶液进行电泳沉积，干燥后获得覆盖MXene膜的导电基板；(2)将步骤(1)中所述的覆盖MXene膜的导电基板置于ZIF‑8晶体生长溶液中，在覆盖MXene膜的导电基板上通电进行ZIF‑8层的生长，得到覆盖MXene‑ZIF‑8膜的导电基板；(3)对步骤(2)所述覆盖MXene‑ZIF‑8膜的导电基板进行干燥处理后，直接揭下得到自支撑MXene‑ZIF‑8复合膜。本发明的方法简单高效，制备时间短，具有更强的适应性和通用性，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于分离技术领域，具体涉及一种电化学制备自支撑MXene-ZIF-8复合膜的方法。

背景技术

化学工业是国民经济和社会发展中的支柱性产业。在化工过程中，为了得到符合下游工段纯度要求的原料，通常需要对反应得到的产物进行分离，而这一过程往往是复杂并且耗能的。目前来说，精馏和吸附是工业上使用最为广泛的分离方法。然而，这些传统的分离方法存在占地面积大、操作复杂、能耗高、分离效率低下等问题。因此，开发不同的分离方法是十分必要的，其中，膜分离具有操作简便、耗能低、绿色环保的特点，具有巨大的优势和应用潜力。

目前来说，用于膜分离的材料主要有聚合物和无机材料。聚合物膜具有成本低、加工性能优异、柔韧性强的优点，但也存在化学性质和结构不稳定的缺点，进而容易导致分离性能降低。无机膜主要有沸石膜和陶瓷膜，具有良好的化学和热稳定性，但是其加工成本高，且容易断裂，制约了它的大规模应用。最近，研究人员将目光投向了新型膜材料的开发上。以石墨烯为代表的二维膜材料和以金属有机框架为代表的新型多孔材料成为焦点。

除了膜材料的开发和设计，关于复合膜的构建也是解决不同材料各自问题和发挥各自优点的策略，其中混合基质膜具有突出优势：通过将不同的多孔材料填充分散到有机相中，再制备成膜，从而发挥多孔材料的筛分性能和有机相的机械性能。不过，这种膜也存在填料与基质界面相容性差、容易产生缺陷等问题。而另一种策略是构建多层复合膜，不过关于此的相关报道较少。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种电化学制备自支撑MXene-ZIF-8复合膜的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现。

一种电化学制备自支撑MXene-ZIF-8复合膜的方法，包括以下步骤：

(1)将导电基板置于MXene纳米片溶液进行电泳沉积，干燥后获得覆盖MXene膜的导电基板；

(2)将步骤(1)中所述的覆盖MXene膜的导电基板置于ZIF-8晶体生长溶液中，在覆盖MXene膜的导电基板上通电进行ZIF-8层的生长，得到覆盖MXene-ZIF-8膜的导电基板；

(3)对步骤(2)所述覆盖MXene-ZIF-8膜的导电基板进行干燥处理后，直接揭下得到自支撑MXene-ZIF-8复合膜。

优选的，步骤(1)中所述MXene纳米片溶液的浓度为0.1～10mg·L^-1。

优选的，步骤(1)中所述的导电基板是指表面平滑的任意导电基板。

优选的，步骤(1)中所述的电泳沉积是将导电基板和对电极插入MXene纳米片溶液中，所述电泳沉积的电压为2V～30V的直流电压，所述电泳沉积的时间为10s～10min。

优选的，步骤(1)中所述的干燥为真空干燥，干燥的温度为25℃～200℃，干燥的时间为12～48h。