[發明專利]一種用于吸附分離的海綿復合金屬有機骨架材料

有效

• 申請號: 201910329595.8
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110038540B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 趙之平;甄紅剛;蔡瑋瑋
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01D53/02
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

本發明的一種用于吸附分離的海綿復合金屬有機骨架材料，屬于材料技術領域。本發明通過兩步原位生長的方法將金屬有機骨架材料(MOFs)負載于海綿載體內部孔道之中；合成MOFs的有機配體為吡嗪、均苯三甲酸、對苯二甲酸、2,5—二羥基對苯二甲酸，金屬鹽為氟硅酸銅、硝酸鎂、氯化鋯、硝酸銅、硝酸鉻、硝酸鐵、硝酸鋁及它們的水合物。本發明的制備方法實現了MOFs在海綿載體內部孔道的大量負載，MOFs負載率高，且負載穩定，解決了MOFs粉體易碎、易流失的缺點。經穿透實驗測試證明，本發明的材料具有吸附CO₂容量大，吸附分離選擇性高、吸附分離性能穩定等特點。

技術領域

本發明涉及一種用于吸附分離的海綿復合金屬有機骨架材料，屬于材料技術領域。

背景技術

作為一種具有豐富比表面積、規則孔道、可調窗口尺寸、大量活性位點多孔材料，金屬有機骨架(MOFs)具有十分廣闊的吸附分離應用前景。但其晶體尺寸為微米級別，呈粉體狀態。這種粉體易流失導致管道堵塞，易團聚影響吸附過程中的傳質。阻礙了MOFs的實際應用。為了將MOFs材料應用在固定床吸附分離過程中，實現密閉空間、工業生產中的CO₂氣體捕集，發明此種復合材料和制備方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決MOFs粉體易流失、易團聚阻礙實際工業化應用的問題。本發明提出一種用于吸附分離的海綿復合金屬有機骨架的材料。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的一種用于吸附分離的海綿復合金屬有機骨架材料，其具體制備方法如下：

第一步，將金屬鹽溶于溶劑1得到溶液1，溶液1中金屬鹽與溶劑1的質量比為(1:38)～(2:15)；將有機配體溶于溶劑2得到溶液2，溶液2中有機配體與溶劑2的質量比為1:40～1:8；

第二步，將海綿浸漬在聚乙烯醇(PVA)、90％乙醇的水溶液按照質量比1:(1000～2000)的比例混合的預處理液中2～3h，在300～343K溫度下干燥得到海綿載體；

第三步，將海綿載體倒入溶液1浸泡，接著在300～343K溫度下干燥2～3h，然后將浸泡、干燥后的海綿載體倒入溶液2浸泡，在293～313K溫度條件下原位生長反應6～36h，再在300～343K溫度下干燥2～3小時，得到一次負載體；海綿載體與溶液1質量比1:(20～60)；海綿載體與溶液2的質量比1:(24～66)；

第四步，將一次負載體重復進行第三步倒入溶液1、溶液2的浸泡和干燥操作，得到二次負載體，所得二次負載體用溶劑3洗滌三次后，在398～373K溫度下干燥2～3h，得到海綿復合金屬有機骨架材料。

所述溶劑1、2均為：用于合成金屬有機骨架材料(MOFs)的溶劑，包括N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亞砜、水及這些物質的混合液。所述溶劑3為：用于溶劑置換、活化MOFs所適宜的溶劑，包括甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亞砜、水等。

所述的金屬鹽為氟硅酸銅、硝酸鎂、氯化鋯、硝酸銅、硝酸鉻、硝酸鐵、硝酸鋁及它們的水合物。

所述的有機配體為吡嗪、均苯三甲酸、對苯二甲酸、2,5—二羥基對苯二甲酸。

所述的海綿為三聚氰胺泡綿、聚氨酯海綿、乙丙橡膠海綿、丁苯橡膠海綿、丁腈橡膠海綿、氯丁橡膠海綿。

有益效果