天津工业大学顾振杰获国家专利权
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龙图腾网获悉天津工业大学申请的专利高真空煅烧多MOF混合基质膜分离CH4/N2的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119633624B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411806861.9,技术领域涉及:B01D71/68;该发明授权高真空煅烧多MOF混合基质膜分离CH4/N2的方法是由顾振杰;梁冉;张旭;孙玉绣;乔志华设计研发完成,并于2024-12-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本高真空煅烧多MOF混合基质膜分离CH4/N2的方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种高真空煅烧多MOF混合基质膜分离CH4N2的方法,旨在实现甲烷与氮气的有效分离,并包括其制备方法,属于膜分离技术领域。该方法采用真空电阻煅烧技术,显著提升了CH4N2的分离性能。本专利发明了碱性高分子聚乙烯胺与SCH‑MSCH‑Z和SCH‑MSCH‑U的均匀混合,并采用刮膜法制备多金属有机框架混合基质膜。本发明的有益效果:本发明制备的高真空煅烧多MOF分离甲烷氮气的混合基质膜充分利用高真空电阻煅烧使得MOF碳化,解决了不均匀的碳化与聚合物基体的相容性差MMMs的气体分离性能的影响。操作简单,条件温和,适用于工业化生产。
本发明授权高真空煅烧多MOF混合基质膜分离CH4/N2的方法在权利要求书中公布了:1.高真空煅烧多MOF混合基质膜分离CH4N2的方法,其特征在于:碱性高分子聚乙烯胺与SCH-MSCH-Z和SCH-MSCH-U的均匀混合,采用刮膜法制备多金属有机框架混合基质膜,实现CH4N2的高效分离;步骤如下: 步骤S1,将六水合硝酸和2-甲基咪唑分别溶于等量的甲醇后混合反应,获得白色的ZIF-8纳米颗粒; 步骤S2,将六水合硝酸镍和2,5-二羟基对苯二甲酸加入到N,N-二甲基甲酰胺、乙醇和水的混合溶液中反应;氯化锆和氨基对苯二甲酸溶于浓盐酸和N,N-二甲基甲酰胺,采用溶剂热法,获得黄绿色MOF-74-Ni、白色UiO-66-NH2纳米颗粒; 步骤S3,采用真空电阻蒸发镀膜仪对合成的ZIF-8、MOF-74-Ni、UiO-66-NH2纳米颗粒进行真空电阻煅烧,形成表面碳化硬化的SCH-Z、SCH-M、SCH-U; 步骤S4,采用聚乙烯醇浸泡在带聚二甲基硅氧烷的聚砜膜表面,制备亲水的改性的MPSf膜表面; 步骤S5,将碱性聚合物聚乙烯胺与SCH-MOFSCH-Z、SCH-M、SCH-U混合,刮涂在改性的MPSf膜表面,界面自组装形成PVAm48%SCH-M0.7SCH-Z0.3MPSf混合基质膜和PVAm45%SCH-M0.67SCH-U0.33MPSf混合基质膜; 步骤S1中,六水合硝酸锌和2-甲基咪唑的质量比为9:10,反应后的ZIF-8纳米颗粒用无水甲醇溶液洗涤三天,放置在60℃真空烘箱干燥12h; 步骤S2中,六水合硝酸镍和2,5-二羟基对苯二甲酸与混合溶液经过超声处理完全溶解后,转移到聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中,在鼓风烘箱中加热至125℃反应20h,反应结束用N,N-二甲基甲酰胺洗涤三次后用甲醇置换后进行同样的步骤离心,放置在真空烘箱干燥24h; 步骤S2中,称出各0.932g的氨基对苯二甲酸和氯化锆,将氨基对苯二甲酸和氯化锆溶于24mL的N,N-二甲基甲酰胺和0.665mL的浓盐酸中,立即用磁力搅拌器均匀搅拌;随后,反应在220℃下进行24小时,之后将混合物用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇连续洗涤三次,然后干燥以获得UiO-66-NH2纳米颗粒; 步骤S3中,将15mg-20mg左右的纳米颗粒材料均匀的放置在管状钨舟凹槽,在真空电阻蒸发镀膜仪,进行抽真空;当真空室内的压力达到4.7×10-3Pa时,打开蒸发电源,电流通过管状钨舟; 步骤S3中,MOF-74-Ni和UiO-66-NH2、ZIF-8煅烧电流分别为75A249℃、110A407℃、100A362℃,煅烧时间分别为5min、5min、15min;整个过程通过循环水冷却;在循环水冷却过程之后,获得SCH-MOFSCH-M、SCH-U、SCH-Z,保留金属有机骨架原有的微孔特征,同时引入额外的介孔结构和不饱和金属位点;具有丰富的金属位点活性位点和暴露的表面原子可以提高化学活性,增加了与气体分子的接触效率。
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