CN114405297A - 一种多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多孔二维氟‑铈纳米材料混合基质膜及其制备方法和应用，涉及气体分离膜技术领域。本发明提供的多孔二维氟‑铈纳米材料混合基质膜，包括聚环氧乙烷基质以及分散在所述聚环氧乙烷基质中的多孔二维F‑Ce纳米片。本发明提供的混合基质膜同时具有较高的CO2气体渗透性和选择性，可应用于化石燃料燃烧产生的烟气和工业合成气中CO2的分离与捕集，减缓工业生产中温室气体的排放。
Description
技术领域
本发明涉及气体分离膜技术领域，具体涉及一种多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业的发展，CO2排放量日益增多，世界将面临着严峻的环境问题，如全球变暖、酸雨以及生态系统的变化。当前化石燃料的燃烧是CO2最主要的排放源，如何从烟道气中高效分离富集CO2成为人们研究的重点。
膜分离技术是一种新型高效的分离技术，与传统的分离技术如吸附、蒸馏相比，它具有操作简单方便、节能、无污染等优点，可广泛的应用于废气处理、气体纯化分离、生产工艺中气体回收等领域。目前，商业化气体分离膜材料大多是传统高分子材料，如聚砜类材料、纤维素类材料、聚酰胺类材料等，此类膜材料都存在气体渗透性和选择性相互制约(Trade-off)的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜及其制备方法和应用，本发明提供的混合基质膜同时具有较高的CO2气体渗透性和选择性，可应用于化石燃料燃烧产生的烟气和工业合成气中CO2的分离与捕集，减缓工业生产中温室气体的排放。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜，包括聚环氧乙烷基质以及分散在所述聚环氧乙烷基质中的多孔二维F-Ce纳米片。
优选地，所述多孔二维F-Ce纳米片以F-Ce单原子为主层，乙酸根为层间物；所述多孔二维F-Ce纳米片的层间距为0.33～0.36nm；所述多孔二维F-Ce纳米片的平均孔径为0.1～10nm。
优选地，所述多孔二维F-Ce纳米片的平均横向尺寸为140～190nm。
优选地，所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的厚度为80～220μm。
优选地，所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的形式为平板膜、中空纤维膜或管式膜。
本发明提供了上述技术方案所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
将聚环氧乙烷预聚物、多孔二维F-Ce纳米片分散液、引发剂和溶剂混合，得到混合分散液；
将所述混合分散液置于两块石英板之间，进行光固化，得到多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜。
优选地，所述聚环氧乙烷预聚物包括聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双酚A乙氧基化物二丙烯酸酯、四乙基乙二醇二甲基丙烯酸乙酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
优选地，所述聚环氧乙烷预聚物和多孔二维F-Ce纳米片分散液中的多孔二维F-Ce纳米片的质量比为1：0.005～0.08。
优选地，所述光固化为紫外光固化。
本发明提供了上述技术方案所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜在CO2气体分离中的应用。
本发明提供了一种多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜，包括聚环氧乙烷基质以及分散在所述聚环氧乙烷基质中的多孔二维F-Ce纳米片。本发明基于CO2在膜中的分离机理主要为溶解-扩散机理，聚环氧乙烷基质中含有大量的无定型聚环氧乙烷结构，极性环氧乙烷对CO2具有亲和力，从而能够提高CO2的溶解选择性；多孔二维F-Ce纳米片的结构中大量F基团与CO2之间相互作用，提高CO2溶解性，同时多孔二维F-Ce纳米片的孔道还为CO2提供快速扩散通道，从而提高CO2的渗透性和选择性。在浓度梯度作用下，CO2在多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜中进行吸附-扩散-解吸的过程，将其引入到聚环氧乙烷基质中，提高CO2的溶解，促进CO2的扩散，降低CO2在膜中的传质阻力，从而提高CO2的分离效率。实施例的数据表明，本发明提供的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜优于不含有多孔二维F-Ce纳米片的单一基膜和诸多二维材料对CO2气体的分离。
附图说明
图1为实施例1制得的多孔二维F-Ce纳米片的SEM图；
图2为实施例1制得的多孔二维F-Ce纳米片的孔径分布图；
图3为实施例1制备的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的断面SEM图；
图4为气体渗透分离性能测试装置示意图；图4中，1表示进气阀，2表示测试阀，3表示上游抽真空阀，4表示下游抽真空阀，5表示储气罐，6表示第一压力表，7表示第二压力表，8表示加热器，9表示膜池；
图5为对比例1制得的交联聚环氧乙烷膜的断面SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜，包括聚环氧乙烷基质以及分散在所述聚环氧乙烷基质中的多孔二维F-Ce纳米片。
在本发明中，所述多孔二维F-Ce纳米片中的氟元素可与聚环氧乙烷基质中的氢元素形成氢键，使其界面相容性良好。
在本发明中，所述多孔二维F-Ce纳米片以F-Ce单原子为主层，乙酸根为层间物；所述多孔二维F-Ce纳米片的层间距优选为0.33～0.36nm，更优选为0.356nm；所述多孔二维F-Ce纳米片的平均孔径优选为0.1～10nm，更优选为3.813nm。在本发明中，多孔二维F-Ce纳米片的层间距刚好介于CO2(0.33nm)和N2(0.364nm)的分子直径之间，起到筛分作用，从而提高CO2选择性，大量的极性F基团与CO2相互作用，从而提高CO2溶解选择性。
在本发明中，所述多孔二维F-Ce纳米片的平均横向尺寸优选为140～190nm。
在本发明中，所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的厚度优选为80～220μm，更优选为100～200μm。
在本发明中，所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的形式优选为平板膜、中空纤维膜或管式膜。
本发明还提供了上述技术方案所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
将聚环氧乙烷预聚物、多孔二维F-Ce纳米片分散液、引发剂和溶剂混合，得到混合分散液；
将所述混合分散液置于石英板之间，进行光固化，得到多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜。
本发明采用物理共混的方法制备混合基质膜，制备方法简便易操作。
本发明将聚环氧乙烷预聚物、多孔二维F-Ce纳米片分散液、引发剂和溶剂混合，得到混合分散液。在本发明中，所述多孔二维F-Ce纳米片分散液的分散介质优选为无水乙醇；所述多孔二维F-Ce纳米片分散液中多孔二维F-Ce纳米片的质量含量优选为20～30％。
在本发明中，所述多孔二维F-Ce纳米片分散液是原位制备得到的，本发明采用原位制备的多孔二维F-Ce纳米片解决了纳米片在膜中团聚现象，减少了界面缺陷。在本发明中，所述多孔二维F-Ce纳米片分散液的制备方法优选采用无模板无表面活性剂的自底而上的方法合成，具体包括以下步骤：在氮气气氛中，将乙酸铈和水混合，得到含铈溶液；将氟化钠水溶液滴加至所述含铈溶液中，进行沉淀反应，将所得体系进行离心、无水乙醇洗涤，得到多孔二维F-Ce纳米片分散液。在本发明中，提供氮气气氛的方法优选为：向水中通入氮气。在本发明中，所述氮气的流速优选为0.6L/min；所述通入氮气的时间优选为45min；所述氮气优选为高纯氮气。在本发明中，所述水优选为超纯水。在本发明中，所述含铈溶液中乙酸铈的浓度优选为3～100mg/mL，更优选为4.4～50mg/mL。在本发明中，所述氟化钠水溶液的浓度优选为1.2～120mg/mL，更优选为1.2～40mg/mL。在本发明中，所述氟化钠与乙酸铈的质量比优选为(0.1～10)：1，更优选为(0.1～3.5):1。在本发明中，所述氟化钠水溶液的滴加速率优选为2秒一滴。在本发明中，所述沉淀反应优选在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率优选为260r/min；所述沉淀反应的时间优选为12h。
在本发明中，所述聚环氧乙烷预聚物优选包括聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双酚A乙氧基化物二丙烯酸酯、四乙基乙二醇二甲基丙烯酸乙酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种，更优选为聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的混合物、季戊四醇三丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的混合物或者双酚A乙氧基化物二丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的混合物。在本发明的具体实施例中，当所述聚环氧乙烷预聚物为聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的混合物时，所述聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的质量比为0.6:1.4；当所述聚环氧乙烷预聚物为季戊四醇三丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的混合物时，所述季戊四醇三丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的的质量比为0.6:1.4；当所述聚环氧乙烷预聚物为双酚A乙氧基化物二丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的混合物时，所述双酚A乙氧基化物二丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯的质量比为1:1。
在本发明中，所述聚环氧乙烷预聚物和多孔二维F-Ce纳米片分散液中的多孔二维F-Ce纳米片的质量比优选为1：0.005～0.08，更优选为1:0.01～0.02。
在本发明中，所述引发剂优选为1-羟基环己基苯基酮(HCPK)。
在本发明中，所述溶剂优选为水、乙醇或甲醇。
在本发明中，所述聚环氧乙烷预聚物、多孔二维F-Ce纳米片分散液中的多孔二维F-Ce纳米片、引发剂和溶剂的质量比优选为1：(0.005～0.08)：(0.001～0.01)：(0.05～0.1)，更优选为1：0.015：0.001：0.1。
在本发明中，所述聚环氧乙烷预聚物、多孔二维F-Ce纳米片分散液、引发剂和溶剂混合优选包括依次进行的搅拌混合和超声混合；所述搅拌混合的转速优选为600r/min，时间优选为6h；所述超声混合的功率优选为100W，时间优选为30min。
得到混合分散液后，本发明将所述混合分散液置于两块石英板之间，进行光固化，得到多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜。本发明优选在两块石英板之间放置间隔物，以控制多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的厚度；所述间隔物优选为铜丝。在本发明中，所述光固化优选为紫外光固化；所述紫外光的波长优选为254nm；提供所述紫外光的紫外灯的功率优选为3.0mW/cm2；所述光固化的时间优选为10～40min，更优选为20～30min。
本发明优选在所述光固化后，将所得混合基质膜从石英板上剥离并在空气中干燥，得到多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜。
本发明提供了上述技术方案所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜在CO2气体分离中的应用，优选应用于烟道气中CO2和N2的气体分离。本发明以聚环氧乙烷为高分子基质，多孔二维F-Ce纳米片为填充剂，所提供的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜可应用于化石燃料燃烧产生的烟气和工业合成气中CO2的分离与捕集，减缓工业生产中温室气体的排放。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将260mL超纯水加入三口烧瓶中，以0.6L/min的速度鼓高纯氮气45min，之后加入1.1484g乙酸铈，在鼓氮气的条件下，以260r/min的转速磁力搅拌至乙酸铈溶解完全，之后撤去氮气，得到含铈溶液；在所述含铈溶液中滴加100mL 1.2mg/mL的NaF溶液，滴加速度控制在2秒一滴，滴加完全后，在转速260r/min下搅拌12h；将所得体系在4000r/min离心10min、无水乙醇洗涤2次，得到多孔二维F-Ce纳米片分散液。所述多孔二维F-Ce纳米片分散液中多孔二维F-Ce纳米片的质量含量为20％。得到的多孔二维F-Ce纳米片的SEM图如图1所示，多孔二维F-Ce纳米片的平均横向尺寸为140～190nm；多孔二维F-Ce纳米片的孔径分布如图2所示，从图2可知，多孔二维F-Ce纳米片的平均孔径为3.813nm。
称取0.1g所述多孔二维F-Ce纳米片分散液，0.6g聚乙二醇二丙烯酸酯，1.4g聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯，0.002g 1-羟基环己基苯基酮(HCPK)于玻璃瓶中，在室温条件下充分搅拌6h，使预聚物溶液混合均匀，然后超声处理30min，得到混合分散液；将所述混合分散液夹在两块石英板之间，用铜丝隔开以控制膜厚度，在254nm、3.0mW/cm2的紫外灯下光照20min，将获得的混合基质膜从石英板上剥离并在空气中干燥，得到多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜。
本实施例制备的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的断面SEM图如图3所示，由图3可以看出，所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜中F-Ce纳米片在膜中分散均匀。
在膜干燥状态下，通过恒定体积变压法对所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜进行CO2/N2分离性能测试，装置如图4所示。测试方法如下：关闭所有阀门，将多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜装入膜池9中，打开加热器8，控制温度为35℃；打开下游抽真空阀4，抽气至第二压力表7示数稳定；依次打开测试阀2、上游抽真空阀3，至第一压力表6示数为0，第二压力表7示数稳定；依次关闭测试阀2、上游抽真空阀3和下游抽真空阀4；打开进气阀1，储气罐5中进入需测试气体，至第一压力表6为2bar；关闭进气阀1；打开测试阀2，记录第二压力表7随时间的变化，结合膜面积及膜厚，可计算出气体的渗透系数P。
渗透系数P通过以下公式获得：
其中P为渗透系数(Barrer 1Barrer＝10-10cm3(STP)cm-2s-1cmHg-1)，Vd为校准渗透体积(cm3)，l为膜厚度(cm)，P2为上游压力(cmHg)，A为有效膜面积(cm2)，T为测试温度(K)，R为气体常数(0.278cm3 cmHg cm-3(STP)K-1)，(dP1/dt)ss和(dP1/dt)leak分别为测试和真空条件下膜池下游压力稳态上升速率(cmHg s-1)。
气体选择性αA/B可通过以下公式获得：
αA/B＝PA/PB
其中PA和PB分别为气体A和B的渗透系数。
计算得出不同膜的CO2/N2分离选择性、CO2渗透系数和N2渗透系数，所得结果见表1。
实施例2
制备方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于，在制备多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜时，将多孔二维F-Ce纳米片分散液的质量由“0.1g”调整为“0.15g”。
所得多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
实施例3
制备方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于，在制备多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜时，将多孔二维F-Ce纳米片分散液的质量由“0.1g”调整为“0.2g”。
所得多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
实施例4
将260mL超纯水加入三口烧瓶中，以0.6L/min的速度鼓高纯氮气45min，之后加入1.1484g乙酸铈，在鼓氮气的条件下，以260r/min的转速磁力搅拌至乙酸铈溶解完全，之后撤去氮气，得到含铈溶液；在所述含铈溶液中滴加100mL 1.2mg/mL的NaF溶液，滴加速度控制在2秒一滴，滴加完全后，在转速260r/min下搅拌12h；将所得体系在4000r/min离心10min、无水乙醇洗涤2次，得到多孔二维F-Ce纳米片分散液。所述多孔二维F-Ce纳米片分散液中多孔二维F-Ce纳米片的质量含量为20％。得到的多孔二维F-Ce纳米片的粒径为140～190nm。
称取0.1g所述多孔二维F-Ce纳米片分散液，0.6g季戊四醇三丙烯酸酯，1.4g聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯，0.002g 1-羟基环己基苯基酮(HCPK)于玻璃瓶中，在室温条件下充分搅拌6h，使预聚物溶液混合均匀，然后超声处理30min，得到混合分散液；将所述混合分散液夹在两块石英板之间，用铜丝隔开以控制膜厚度，在254nm、3.0mW/cm2的紫外灯下光照20min，将获得的混合基质膜从石英板上剥离并在空气中干燥，得到多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜。
所得多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
实施例5
制备方法与实施例4基本相同，不同之处仅在于，在制备多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜时，将多孔二维F-Ce纳米片分散液的质量由“0.1g”调整为“0.15g”。
所得多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
实施例6
制备方法与实施例4基本相同，不同之处仅在于，在制备多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜时，将多孔二维F-Ce纳米片分散液的质量由“0.1g”调整为“0.2g”。
所得多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
实施例7
将260mL超纯水加入三口烧瓶中，以0.6L/min的速度鼓高纯氮气45min，之后加入1.1484g乙酸铈，在鼓氮气的条件下，以260r/min的转速磁力搅拌至乙酸铈溶解完全，之后撤去氮气，得到含铈溶液；在所述含铈溶液中滴加100mL 1.2mg/mL的NaF溶液，滴加速度控制在2秒一滴，滴加完全后，在转速260r/min下搅拌12h；将所得体系在4000r/min离心10min、无水乙醇洗涤2次，得到多孔二维F-Ce纳米片分散液。所述多孔二维F-Ce纳米片分散液中多孔二维F-Ce纳米片的质量含量为20％。得到的多孔二维F-Ce纳米片的粒径为140～190nm。
称取0.1g所述多孔二维F-Ce纳米片分散液，1.0g双酚A乙氧基化物二丙烯酸酯，1.0g聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯，0.002g 1-羟基环己基苯基酮(HCPK)于玻璃瓶中，在室温条件下充分搅拌6h，使预聚物溶液混合均匀，然后超声处理30min，得到混合分散液；将所述混合分散液夹在两块石英板之间，用铜丝隔开以控制膜厚度，在254nm、3.0mW/cm2的紫外灯下光照20min，将获得的混合基质膜从石英板上剥离并在空气中干燥，得到多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜。
所得多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
实施例8
制备方法与实施例7基本相同，不同之处仅在于，在制备多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜时，将多孔二维F-Ce纳米片分散液的质量由“0.1g”调整为“0.15g”。
所得多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
实施例9
制备方法与实施例7基本相同，不同之处仅在于，在制备多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜时，将多孔二维F-Ce纳米片分散液的质量由“0.1g”调整为“0.2g”。
所得多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
对比例1
称取0.6g聚乙二醇二丙烯酸酯，1.4g聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯，0.002g1-羟基环己基苯基酮(HCPK)于玻璃瓶中，在室温条件下充分搅拌6h，使预聚物溶液混合均匀，然后超声处理30min，得到混合分散液；将所述混合分散液夹在两块石英板之间，用铜丝隔开以控制膜厚度，在254nm、3.0mW/cm2的紫外灯下光照20min，将获得的混合基质膜从石英板上剥离并在空气中干燥，得到交联聚环氧乙烷膜。
所得交联聚环氧乙烷膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。对比例1制得的交联聚环氧乙烷膜的断面SEM图如图5所示，由图5可以看出聚环氧乙烷膜的断面光滑平坦。
对比例2
称取1.6g季戊四醇三丙烯酸酯，0.4g聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯，0.002g1-羟基环己基苯基酮(HCPK)于玻璃瓶中，在室温条件下充分搅拌6h，使预聚物溶液混合均匀，然后超声处理30min，得到混合分散液；将所述混合分散液夹在两块石英板之间，用铜丝隔开以控制膜厚度，在254nm、3.0mW/cm2的紫外灯下光照20min，将获得的混合基质膜从石英板上剥离并在空气中干燥，得到交联聚环氧乙烷膜。
所得交联聚环氧乙烷膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
对比例3
称取1.0g双酚A乙氧基化物二丙烯酸酯，1.0g聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯，0.002g1-羟基环己基苯基酮(HCPK)于玻璃瓶中，在室温条件下充分搅拌6h，使预聚物溶液混合均匀，然后超声处理30min，得到混合分散液；将所述混合分散液夹在两块石英板之间，用铜丝隔开以控制膜厚度，在254nm、3.0mW/cm2的紫外灯下光照20min，将获得的混合基质膜从石英板上剥离并在空气中干燥，得到交联聚环氧乙烷膜。
所得交联聚环氧乙烷膜的测试条件和方法与实施例1相同，测试结果见表1。
表1实施例1～9和对比例1～3的膜分离性能
由表1可以看出，与对比例相比，加入多孔二维F-Ce纳米片制备的混合基质膜气体分离性能明显提高。例如实施例2制备的多孔二维F-Ce纳米材料混合基质膜与对比例1制备的聚环氧乙烷膜比较发现，多孔二维F-Ce纳米材料混合基质膜的CO2渗透系数提高了154％，选择性略微增加，表明多孔二维F-Ce纳米片的引入提高了CO2有效分离。通过溶解-扩散协同作用提高膜的渗透性，多孔二维F-Ce纳米片上极性F基团与CO2亲和作用，提高CO2溶解性；多孔二维F-Ce纳米片在膜中构建传输通道，提高CO2渗透性；多孔二维F-Ce纳米片层间通道，起到筛分作用，提高气体扩散选择性，膜呈现良好的CO2选择性。综上表明，多孔二维F-Ce纳米片的引入有效提高膜对CO2的渗透性和选择性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜，包括聚环氧乙烷基质以及分散在所述聚环氧乙烷基质中的多孔二维F-Ce纳米片。
2.根据权利要求1所述的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜，其特征在于，所述多孔二维F-Ce纳米片以F-Ce单原子为主层，乙酸根为层间物；所述多孔二维F-Ce纳米片的层间距为0.33～0.36nm；所述多孔二维F-Ce纳米片的平均孔径为0.1～10nm。
3.根据权利要求1所述的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜，其特征在于，所述多孔二维F-Ce纳米片的平均横向尺寸为140～190nm。
4.根据权利要求1所述的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜，其特征在于，所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的厚度为80～220μm。
5.根据权利要求1所述的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜，其特征在于，所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的形式为平板膜、中空纤维膜或管式膜。
6.权利要求1～5任一项所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
将聚环氧乙烷预聚物、多孔二维F-Ce纳米片分散液、引发剂和溶剂混合，得到混合分散液；
将所述混合分散液置于两块石英板之间，进行光固化，得到多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚环氧乙烷预聚物包括聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双酚A乙氧基化物二丙烯酸酯、四乙基乙二醇二甲基丙烯酸乙酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚环氧乙烷预聚物和多孔二维F-Ce纳米片分散液中的多孔二维F-Ce纳米片的质量比为1：0.005～0.08。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述光固化为紫外光固化。
10.权利要求1～5任一项所述多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜或权利要求6～9任一项所述制备方法制备得到的多孔二维氟-铈纳米材料混合基质膜在CO2气体分离中的应用。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220429 |
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