[發明專利]超高比表面積MIL-101材料的免燒結成型包膜方法

有效

• 申請號: 201310558643.3
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103586011A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 楊坤;任柳芬;鐘婷
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J20/30
• 分類號: B01J20/30;B01J20/32;B01J20/22;B01J20/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及環境污染物吸附處理技術領域，尤其涉及一種超高比表面積MIL-101材料的免燒結成型包膜方法。

背景技術

揮發性有機化合物(VOCs)已成為目前大氣污染的重要來源之一。環境中的VOCs來源非常廣泛，包括涂料的制造與應用、裝飾裝修材料、烹飪、吸煙、彩印業、電子元件制造業、洗滌劑、粘合劑、農業廢棄物的燃燒、交通尾氣、工業廢氣等。這些污染源產生的VOCs種類繁多，主要有苯系物、醛酮類、氯代烷烴等。VOCs對人體的危害極大，長期接觸會損傷呼吸系統、中樞神經系統、免疫系統等，嚴重的刺激更可能導致細胞癌變，威脅生命。VOCs還能與氮氧化物反應形成光化學煙霧，生成毒性更大的二次污染物^[1]。?因其對人類健康和社會可持續發展的影響重大，受到了社會各界的極大關注，尋找更有效的VOCs治理方法迫在眉睫。

吸附法是目前眾多VOCs處理方法中最常用的一種。高效吸附材料是吸附法的關鍵。金屬-有機骨架材料(MOFs)是一類新型多孔骨架材料，其孔道結構無論從形狀、大小，還是對客體分子的吸附性能，均優于傳統吸附材料。因其具有超大的孔體積、超高比表面積(通常大于3000?m²/g)和其他材料無可比擬的結構可載性和易功能化的特點^[2]，已成為當前材料領域的研究前沿和熱點之一。

MIL-101是用對苯二甲酸和硝酸鉻為原料合成的一種MOFs材料^[3]，具有中孔籠狀結構和微孔隙，其BET及Langmuir比表面積分別高達4100和5900?m²/g，孔體積約為702000??³。除了有MOFs材料超大比表面積、孔徑均勻、具有不飽和金屬配位點等普遍特征外，還表示出較好的熱穩定性和極高的氣體吸附能力。MIL-101是一種潛在的優越的氣體吸附劑，尤其是對揮發性有機氣體。與其他常用吸附劑如SBA-15、HZSM-5和活性炭相比，MIL-101對苯的吸附表現出更高的吸附量，更快的吸附速率和更好的低壓吸附性能^[4,5]。

然而合成的MIL-101材料為粉末狀晶體，在氣體吸附應用中存在堵塞氣流、造成MIL-101粉塵污染等缺點。為此，需要對其進行成型，防止MIL-101粉末的散落和被氣流吹失。MIL-101材料作為一種新興多孔材料，對其研究主要停留在實驗室階段，目前未有文獻記載MIL-101材料的成型技術。鑒于MIL-101在溫度高于250℃時，其骨架結構上的有機組分會發生分解，導致結構坍塌。因此，本專利提出了一種利用無機、有機粘合劑免高溫燒結制備MIL-101成型顆粒的方法。

[1]?A.E.?Pouli,?D.G.?Hatzinikolaou,?C.?Piperi,?et?al.?The?cytotoxic?effect?of?volatile?organic?compounds?of?the?gas?phase?of?cigarette?smoke?on?lung?epithelial?cells.?Free?Radical?Bio.?Med.?2003,34:?345-355.

[2]?S.T.?Meek,?J.A.?Greathouse,?M.D.?Allendorf.?Metal–Organic?Frameworks:?A?Rapidly?Growing?Class?of?Versatile?Nanoporous?Materials.?Adv.Mater.?2011,23:?249–267.

[3]?G.?Ferey,?C.?M.?Draznieks,?C.?Serre,?et?al.?A?Chromium?Terephthalate–Based?Solid?with?Unusually?Large?Pore?Volumes?and?Surface?Area.?Science.?2005,309:?2040-2042.

[4]?K.?Yang,?Q.?Sun,?F.?Xue,?et?al.?Adsorption?of?Volatile?Organic?Compounds?by?Metal-Organic?Frameworks?MIL-101:?Influence?of?Molecular?Size?and?Shape.?J.Hazard.Mater.?2011,195:?124-131.