[發明專利]一種含石墨烯金屬有機骨架致密氣體分離雜化材料及制備方法

有效

• 申請號: 201810293692.1
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108499534B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 李勝
• 申請（專利權）人: 南寧學院
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 谷慶紅

本發明涉及VOC吸附材料技術領域，具體是一種含石墨烯金屬有機骨架致密氣體分離雜化材料及制備方法。本發明采用聚氨酯泡沫材料作為基底，以MIL?53作為雜化膜主要成分，輔以氧化石墨烯，構成致密氣體分離雜化膜，將雜化膜與聚氨酯泡沫材料結合，得到含石墨烯金屬有機骨架致密氣體分離雜化材料。該含石墨烯金屬有機骨架致密氣體分離雜化材料具有選擇性高、滲透性強的特點，且耐潮濕性、耐候性、伸縮性和硬度均優異，適合在高濕、高水分和高壓等惡劣工況下工作，適合應用于工業發展中，如對發電廠尾氣排放的CO₂/N₂進行選擇性移除和捕獲。

技術領域

本發明涉及VOC吸附材料技術領域，具體是一種含石墨烯金屬有機骨架致密氣體分離雜化材料及制備方法。

背景技術

金屬有機骨架(metal-organic frameworks，MOFs)材料是由金屬離子或離子簇與有機配體配位連接而成的一類含有孔隙的材料。金屬有機骨架材料具有化學組成豐富、比表面積大、拓撲結構多樣化和孔道可調變等特點。

近年來，對金屬有機骨架材料的研究中心逐漸從晶體合成向性能探索轉變，越來越多的金屬有機骨架材料開始在吸附、分離、催化、傳感、熒光、醫藥傳輸等領域嶄露頭角并取得杰出成果。大量研究證實，金屬有機骨架材料因與某些氣體分子具有良好的親和性而被廣泛應用于選擇性吸附、捕獲和分離領域。但是，單純的金屬有機骨架材料缺乏載體，難以在工業化應用。

因此，制備一種具有支承功能的含金屬有機骨架雜化材料，使其在保有選擇吸附性的同時，能在工業環境下使用，是當務之急。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供一種含石墨烯金屬有機骨架致密氣體分離雜化材料及制備方法。

一種含石墨烯金屬有機骨架致密氣體分離雜化材料，該材料以聚氨酯泡沫材料作為基底，以MIL-53作為雜化膜主要成分，輔以石墨烯構成。

所述聚氨酯泡沫材料，其木質素含量1％-2％。聚氨酯泡沫材料中木質素的添加，可以改善聚氨酯的抗老化性能，在木質素含量為1％-2％時，抗老化效果較佳，且不會影響聚氨酯的其他性能，性價比較高。

所述聚氨酯泡沫材料，是用甘蔗渣液化制備的多元醇合成的生物質硬質聚氨酯泡沫體。甘蔗渣是制糖工業的副產物，目前，甘蔗渣除了少量用于造紙和生產酒精，一部分用于發電外，大部分在糖廠被直接燒掉，造成了極大浪費，將甘蔗渣通過一系列的反應用來制備硬質聚氨酯泡沫材料，可以廢物利用，節約資源，并得到含有木質素的抗老化聚氨酯泡沫材料。

所述石墨烯是氧化石墨烯。

所述氧化石墨烯的粒徑是1nm。此規格的氧化石墨烯與MIL-53和聚氨酯泡沫材料的契合度更高。

氧化石墨烯(graphene oxide)是石墨烯的氧化物，其顏色為棕黃色，市面上常見的產品有粉末狀、片狀以及溶液狀的。因經氧化后，其上含氧官能團增多而使性質較石墨烯更加活潑，可經由各種與含氧官能團的反應而改善本身性質。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末經化學氧化及剝離后的產物，氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時在橫向尺寸上擴展到數十微米。因此，其結構跨越了一般化學和材料科學的典型尺度。氧化石墨烯可視為一種非傳統型態的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長久以來被視為親水性物質，因為其在水中具有優越的分散性，但是，相關實驗結果顯示，氧化石墨烯實際上具有兩親性，從石墨烯薄片邊緣到中央呈現親水至疏水的性質分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的能量。其親水性被廣泛認知。

所述含石墨烯金屬有機骨架致密氣體分離雜化材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚氨酯基底，經過臭氧處理，然后浸漬在(1.5-2.5)mg/ml多巴胺溶液中20-30h，保持溫度20-30℃；