[發(fā)明專利]一種EG/功能化MIL-101復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010412710.0
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111545173B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 付猛;程皓
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/34;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發(fā)明公開一種EG/功能化MIL?101復合材料及其制備方法和應用，步驟包括：將功能化的2,5二羥基對苯二甲酸、九水硝酸鉻、2?甲基咪唑及去離子水超聲混合，獲得功能化MIL?101前驅體溶液；c)將EG與功能化MIL?101前驅體溶液攪拌混合，放入聚四氟乙烯水熱反應釜反應，再于150?170℃保溫18?24h，然后純化干燥獲得EG/功能化MIL?101復合材料。本發(fā)明提供的EG/功能化MIL?101復合材料對苯、甲苯及鄰二甲苯均具有較好的吸附性。

技術領域

本發(fā)明屬于新型碳材料領域，具體涉及一種EG/功能化MIL-101復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

苯氣體是一種具有強烈致癌性的典型揮發(fā)性有機化合物，長期暴露在含苯氣體的空氣中，人和動物吸入或皮膚接觸，會引起急性和慢性苯中毒，引發(fā)癌癥或一系列的血液病。苯氣體的去除主要有吸附、催化氧化、冷凝與膜分離等技術，其中吸附法被認為是去除苯的最具成本效益和環(huán)境友好的技術之一，特別是在低濃度時，凸顯出穩(wěn)定去除的優(yōu)點。

多孔材料MIL-101具有三種孔結構，分別是微孔(0.96nm)和中孔(2.9nm和3.4nm)，其中微孔數(shù)量占主導地位，對揮發(fā)性有機化合物具有較強的吸附效果。MIL-101是兩親的多孔固體，在吸附系統(tǒng)中存在水蒸氣的情況下，H₂O分子優(yōu)先吸附在親水性中心。水分子的普遍存在使得MIL-101對苯氣體的吸附存在競爭吸附和易于飽和的問題。EG(膨脹石墨)是一種良好的有機大分子吸附劑，其孔結構以微米級網(wǎng)狀疏松大孔為主，具有優(yōu)異的孔容和良好的通透性，在處理小分子污染物時受到限制。

本發(fā)明以大孔結構的EG為載體，通過對MIL-101進行非極性丙基修飾，在MIL-101表面嫁接具有一定鏈長的烷基官能團，采用水熱合成的方法制備具有多級孔道結構的EG/功能化MIL-101復合材料。一方面，復合材料保持了EG的微米級大孔結構，另一方面，具有納米級孔結構且富含非極性烷基官能團的MIL-101負載于EG的表面，從而實現(xiàn)對苯氣體的選擇性吸附。本發(fā)明在處理苯氣體時具有易于獲得、高效、低成本、低污染的特點。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種一種EG/功能化MIL-101復合材料及其制備方法和應用。EG/功能化MIL-101復合材料保留了EG的微米級大孔結構，使得功能化MIL-101的孔容得到擴展且提供了良好的氣體傳輸通道，提高了苯氣體的吸附量。同時，具有豐富納米孔結構且富含非極性烷基官能團的功能化MIL-101負載在EG表面，實現(xiàn)了對苯氣體的選擇性吸附。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種EG/功能化MIL-101復合材料，所述復合材料是以EG為載體，在含有功能化的2,5二羥基對苯二甲酸、九水硝酸鉻和2-甲基咪唑的水溶液中，通過水熱法制得，其中功能化的2,5二羥基對苯二甲酸的通式為

如上所述的EG/功能化MIL-101復合材料的制備方法，包括如下步驟：

a.將2,5二羥基對苯二甲酸、濃硫酸、甲醇按摩爾比1:2.5-4:100-130混合，70℃-90℃下攪拌8h-10h，制得A，A為

b.將A、R-X、碳酸鉀、N,N二甲基甲酰胺按摩爾比1:2-4：4-6：90-120，70℃-90℃下攪拌8h-10h，制得B，B為其中X為鹵素，R為乙基或丙基中的一種。

c.將B、1±0.2M的NaOH溶液和四氫呋喃充分混合，其中B、NaOH和四氫呋喃的摩爾比為1:4-8:120-150，60℃-80℃攪拌8h-10h，制得C，C為

d.將1±0.2M的HCl逐滴加入C中，調pH至2-4，制得D，D為