一种氮化碳基二维复合膜的制备及在气体分离中的应用

技术领域

本发明涉及一种g-C

背景技术

全球能量供应主要依赖于化石燃料的燃烧，进而导致空气中CO

目前，碳捕获可分为传统的低温蒸馏法、吸附法和吸收法，它们因各自的缺陷从而制约了其大规模发展。膜分离作为一种绿色节能的新技术，具有能耗低、占地面积小和环境友好等优势成为当前最具有前景的CO

膜材料对膜的分离性能具有重要影响。传统的膜材料如聚合物材料其分离性能受限于渗透性和选择性之间的相互制约。因此，寻找一种具有高渗透性、高选择性的膜材料成为了气体分离膜制备的关键。目前，广泛使用的二维片层材料如g-C

发明内容

本发明的目的是提供一种g-C

一、g-C

本发明g-C

（1）将双氰胺粉末通过热氧化剥离出单层氮化碳（g-C

所述双氰胺粉末的热氧化，是将双氰胺粉末于马弗炉中，在500~550 ℃（升温速率为2~3 ℃/min）下煅烧2~3 h。

所述水-异丙醇混合溶剂中，水与异丙醇的体积比为1:1~1:1.5；g-C

所述搅拌时间为10~12 h，超声时间为40~50 min；离心速率为3000~3500 r/min；离心时间为40~50 min。

（2）ZIF-67纳米颗粒（ZIF-67NB）的制备：将Co(NO

Co(NO

（3）超薄ZIF-67纳米片（ZIF-67NS）的制备：将Co(NO

Co(NO

二甲基甲酰胺（DMF）和去离子水的混合溶液中，DMF和去离子水的体积比为1:1.2~1:1.5；Co(NO

（4）将g-C

所述g-C

（5）将聚醚嵌段共聚物（Pebax-1657）溶解于乙醇-水混合溶剂中，然后与ZIF-67@g-C

所述乙醇-水混合溶剂中，乙醇与水的体积比为3:1~2:1。

所述聚醚嵌段共聚物（Pebax-1657）溶液与ZIF-67@g-C

所述真空干燥是在真空干燥箱中，于40~45℃下干燥10~12 h。

图1为g-C

图2为纯Pebax膜、g-C

二、g-C

采用恒容变压法对混合气体进行渗透系数和选择系数测试，测试膜对CO

1、不同单一填料基膜的气体分离性能测试

制备出不同单一填料基膜如纯g-C

2、不同ZIF-67 NS浓度基膜的气体分离性能测试

将不同浓度（0.25 mg/ml，0.50 mg/ml，0.75 mg/ml和1.00mg/ml）的ZIF-67 NS引入g-C

3、不同温度对ZIF-67 NS-3@g-C

在1bar、25~55℃条件下，测试ZIF-67 NS-3@g-C

4、ZIF-67 NS-3@g-C

在压力为1bar、25℃条件下，测试ZIF-67 NS-3@g-C

5、ZIF-67 NS-3@g-C

将ZIF-67 NS-3@g-C

综上所述，本发明制备的g-C

附图说明

图1为本发明所使用g-C

图2为本发明纯Pebax膜、g-C

图3为本发明所使用的气体渗透测量装置图。

图4为本发明不同单一填料基膜的气体分离性能测试结果图。

图5为本发明不同ZIF-67 NS浓度基膜的气体分离性能测试结果图。

图6为本发明不同温度对ZIF-67 NS-3@g-C

图7为本发明ZIF-67 NS-3@g-C

图8为本发明ZIF-67 NS-X@g-C

具体实施方式

下述通过具体实施例对本发明g-C

实施例1

（1）g-C

（2）ZIF-67纳米颗粒（ZIF-67 NB）的制备：先将1 mmol Co(NO

（3）分别取2 ml步骤（2）得到的ZIF-67NB溶液，并与3 ml 步骤（1）所得g-C

（4）将ZIF-67 NB @g-C

实施例2

（1）g-C

（2）超薄ZIF-67纳米片（ZIF-67NS）的制备：将1 mmolCo(NO

（3）分别取2 ml步骤（2）得到的ZIF-67 NS溶液，并与3 ml 步骤（1）所得g-C

（4）将ZIF-67 NS @g-C

ZIF-67 NS@g-C