[发明专利]一种基于改性三氧化铝与Pebax混合基质膜制备方法及应用

权利要求书

1.一种基于改性三氧化铝与Pebax混合基质膜制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)制备3-氨丙基三甲氧基硅烷-丁二酸酐-离子液体/三氧化二铝纳米体系：纳米Al₂O₃羧酸功能化改性包括以下过程：首先采用硅烷偶联剂3-氨丙基三甲氧基硅烷对纳米Al₂O₃进行化学改性，再利用改性纳米Al₂O₃体系上的氨基与丁二酸酐发生亲和加成，使丁二酸酐开环，生成酰胺和双端羧基，得到羧基化改性Al₂O₃，将羧基化改性Al₂O₃体系中的羧基与胺基离子液体发生酰胺反应，使胺基功能化的离子液体接枝到纳米Al₂O₃表面，制备得到3-氨丙基三甲氧基硅烷-丁二酸酐-离子液体/三氧化二铝纳米体系；

(2)制备3-氨丙基三甲氧基硅烷-丁二酸酐-离子液体/三氧化二铝/Pebax混合基质膜：将步骤(1)中得到的3-氨丙基三甲氧基硅烷-丁二酸酐-离子液体/三氧化二铝纳米体系加入到Pebax溶液中，得到混合基质膜的铸膜液，油浴加热搅拌，将搅拌均匀的铸膜液用流延法倒入到四氟板中，进行真空加热脱除溶剂，加热温度为60℃，最后得到3-氨丙基三甲氧基硅烷-丁二酸酐-离子液体/三氧化二铝/聚醚嵌段酰胺混合基质膜。

2.根据权利要求1所述的基于改性三氧化铝与Pebax混合基质膜制备方法，其特征在于，步骤(1)经硅烷偶联剂耦合后的Al₂O₃与丁二酸酐发生亲和加成，丁二酸酐开环，得到羧基化改性Al₂O₃；反应式如下：

3.根据权利要求1所述的基于改性三氧化铝与Pebax混合基质膜制备方法，其特征在于，步骤(1)经过脱水缩合，使胺基功能离子液体与羧基化改性Al₂O₃发生反应，以酰胺键结合为改性Al₂O₃纳米体系；反应式如下：

4.根据权利要求1所述的基于改性三氧化铝与Pebax混合基质膜制备方法，其特征在于，步骤(1)中的胺基离子液体为1-胺丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；1-胺乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的基于改性三氧化铝与Pebax混合基质膜制备方法，其特征在于，步骤(2)中的3-氨丙基三甲氧基硅烷-丁二酸酐-离子液体酰胺化三氧化铝纳米体系在Pebax中的质量分数为0.2％-1.0％。

6.根据权利要求1所述的基于改性三氧化铝与Pebax混合基质膜制备方法，其特征在于，得到羧基化改性Al₂O₃反应和胺基功能离子液体与羧基化改性Al₂O₃发生反应的反应条件均在搅拌条件下油浴加热，加热温度均为50～80℃。

7.混合基质膜的应用，其特征在于，如权利要求1-6任一项所述的基于改性三氧化铝与Pebax混合基质膜制备方法得到的混合基质膜应用在二氧化碳气体分离中。

8.根据权利要求7所述的混合基质膜的应用，其特征在于，将混合基质膜用于分离含有二氧化碳的混合气体系，包括含有二氧化碳和氮气，二氧化碳和甲烷，二氧化碳和氧气的混合气体体系以及二氧化碳与这些气体共存的混合气体系。

9.根据权利要求8所述的混合基质膜的应用，其特征在于，将混合基质膜在跨膜压差为0.1～0.5MPa，操作温度为30～60℃的条件下，进行二氧化碳气体的分离。