[發明專利]一種新型多孔金屬有機骨架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010172865.1
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111346611B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 趙禮義;李猛;許名飛
• 申請（專利權）人: 吉林中科研伸科技有限公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C01B3/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 許小東

本發明一種新型多孔金屬有機骨架材料及其制備方法和應用，屬于化學儲氫領域，特別是涉及到一種多孔材料及其制備方法和應用；它是下述化學式的配合物：[Zn₄(L)₂]，其中L為C₄₅H₃₃N₃O₆，該配合物的制備是通過合成方法依次制的中間體3、中間體4和中間體5，最后將中間體5和六水合硝酸鋅溶解在N,N?二乙基甲酰胺中，加熱反應數小時，再緩慢降至室溫，得到的黃色晶體，即為ET?13；該新型多孔金屬有機骨架材料在儲氫材料領域具有良好的應用前景。本發明多孔金屬有機骨架材料的比表面積達到6589m²/g，在低溫條件下的儲氫密度達到18.21wt％，具備了目前相關材料報道中的較高的儲氫能力。

技術領域

本發明屬于化學儲氫領域，尤其涉及一類新型多孔金屬有機骨架材料的制備方法及其在儲氫領域的應用。

背景技術

近年來，隨著社會經濟的快速發展，傳統化石能源的大量消耗引起的能源短缺以及由此帶來的環境污染問題日益突出。氣候變暖、霧霾猖獗、空氣污染等等環境變化已經嚴重影響人類生存。政府、社會團體及科研機構正在不斷努力尋找新型的清潔能源來替代煤、石油等傳統的不可再生能源。在眾多的可再生清潔能源中，氫能是一種極具潛力的替代品，它的優勢主要在于：具有高熱值和低重量，氫氣的發熱值是汽油的3倍，但其重量僅有0.0899g/L；氫燃燒后的產物為水，不會產生廢氣，能夠明顯降低空氣污染；氫可以以多種形態存在，如氣態、固態及液態，并能夠在多種狀態下進行運輸；氫的資源豐富，來源廣泛，能夠反復循環使用。以上的諸多優勢使氫成為了未來最具發展潛力的清潔能源。

目前，工業制氫已經形成成熟的技術手段，其大規模應用的主要問題集中在氫的儲運。傳統的儲氫方法如壓縮和液化等方法需要在高壓或低溫下進行，安全性很差。因此，需要尋找更加安全可靠、條件溫和的高效方法來實現氫氣的存儲。

目前儲氫材料的研究熱點集中在多孔的納米材料上，由于多孔材料具有高的比表面積和低的骨架密度，因此被廣泛使用在氣體吸附與存儲、催化以及光電領域。多孔有機骨架材料(POFs)包括共價有機骨架材料(COFs)、金屬有機骨架材料(MOFs)以及共軛微孔聚合物(CMPs)等，其中金屬有機骨架材料(MOFs)由于具有優異的化學穩定性、高比表面積及孔隙率、低骨架密度、分子結構的多樣性等多種特點，被認為是多孔納米材料中最理想的氣體存儲材料。

發明內容

本發明目的在于提供一種新型多孔金屬有機骨架材料及其制備方法和應用，以解決傳統的儲氫方法如壓縮和液化等方法需要在高壓或低溫下進行，安全性很差的技術問題。

為實現上述目的，本發明的一種新型多孔金屬有機骨架材料及其制備方法和應用的具體技術方案如下：

一種新型多孔金屬有機骨架材料，它是下述化學式的配合物：[Zn₄(L)₂]，其中L為C₄₅H₃₃N₃O₆，晶體屬三方晶系，空間群為晶胞參數為：α＝γ＝90°，β＝120°。

一種新型多孔金屬有機骨架材料的制備方法，具體包括以下步驟，且以下步驟順次進行：

步驟一、依次加入1,3,5-三(4-溴苯基)苯、頻哪醇合二硼、醋酸鉀和二甲基甲酰胺和[1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵]二氯化鈀，充分反應后，過濾萃取提純，得到中間體3；

步驟二、將所述中間體3，2-氨基-4-溴苯甲酸甲酯在和二氧六環/水混合溶液中進行混合，再加入氟化銫、[1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵]二氯化鈀，充分反應后，過濾萃取提純，得到中間體4；

步驟三、將所述中間體4和四氫呋喃，在氫氧化鈉水溶液中，充分反應后，旋干四氫呋喃，用濃鹽酸將溶液pH調整到2-4；析出的白色固體過濾，用去離子水洗多次，真空干燥得到中間體5；