本技术提供了一种具有金属π位点MOF填充的分离材料的制备方法及在碳捕集中的应用,属于材料制备和碳捕集技术领域;本发明首先制备了具有金属π位点改性金属有机骨架(MOFs)的金属π位点MOF材料,并将其作为填充剂制备了碳捕集材料;所述碳捕集材料以金属π位点MOF作为填充剂、聚醚聚酰亚胺嵌段Pebax为高分子基质,所述碳捕集材料由填充剂与高分子基质在常温下物理共混后形成;所述碳捕集材料提高了CO2/CH4在膜内的选择和渗透性,对CO2/CH4具有很好的选择性,能够高效分离CO2/CH4。这种具有金属π位点MOF的碳捕集材料及其制备方法简单,实用性广,具有优异的天然气脱碳性能,因此这类混合基质膜在诸多涉及CO2膜分离的应用中具有良好的前景。
背景技术
生物燃气是一种高能量、可再生的燃料,被认为是天然气的一种有前途的替代品。然而,CO2
的存在会显著降低生物燃气的热值。此外,CO2
被认为是温室效应的主要贡献者。在这种情况下,从生物燃气中预先捕获CO2
对于提高生物燃气质量和缓解气候变化都至关重要。在各种升级技术中,膜分离技术因其相对较低的能源消耗和紧凑的占地面积而备受关注。高效的膜材料对于高效的膜基生物燃气升级至关重要。在各种分离膜中,混合基质膜(MMMs)因其在聚合物基体中的多孔填料组成而脱颖而出。这种组合利用了聚合物易于加工的特性和填料的高分离性能,因此已被证明对CO2
/CH4
分离有效。然而,目前使用MMMs实现高效分离的一个关键限制是缺乏能够选择性识别二氧化碳的有效填充材料,这对于维持高分离性能至关重要。
金属有机骨架(MOFs)作为填料材料,因其高度工程化的结构和功能而备受关注,在众多选择中脱颖而出。尽管许多MOF材料通过增加碱性位点的数量或引入特定的功能基团来增强对CO2
的亲和力,但它们仍然面临着在MMMs中实现对CO2
选择性识别的挑战。毫无疑问,传统的分子间相互作用(氢键、范德华力和静电相互作用)在开发MMMs时给实现对CO2
的选择性识别带来了重大挑战。
实现思路