[發明專利]一種沸石咪唑酯骨架材料ANA-[Co(eIm)2

有效

• 申請號: 202010510035.5
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111617743B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 石琪;趙宇;王靜;徐紅;董晉湘
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D15/08
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種沸石咪唑酯骨架材料ANA?[Co(eIm)₂]的制備方法及應用，按照二價金屬Co鹽﹕2?乙基咪唑﹕乙醇=1﹕6?12﹕120?270的原料摩爾比在室溫下依次將四水乙酸鈷、2?乙基咪唑和溶劑乙醇混合，在120?150oC下反應1?2天；反應結束后冷卻，然后將得到的樣品用乙醇洗滌數次，室溫過濾、干燥，制得產品ANA?[Co(eIm)₂]。本發明還提供了沸石咪唑酯骨架材料ANA?[Co(eIm)₂]在吸附分離低濃度糠醛和5?羥甲基糠醛混合水溶液中的應用。

技術領域

本發明涉及一種沸石咪唑酯骨架材料ANA-[Co(eIm)₂]的制備方法及應用，具體來說涉及一種利用ANA-[Co(eIm)₂]的橢圓形孔道結構實現糠醛和5-羥甲基糠醛分離的方法，屬于無機功能材料應用領域。

背景技術

糠醛和5-羥甲基糠醛是由富含木質纖維素的生物質資源得到的兩種重要的平臺化合物，可以衍生出一系列高附加值化學品。然而，在生物質催化煉制呋喃化合物的過程中，通常得到的是低濃度（10-50 g L^-1）糠醛和5-羥甲基糠醛混合的水溶液，為了得到成品糠醛和5-羥甲基糠醛，需要將兩者分離。鑒于糠醛和5-羥甲基糠醛的濃度較低，而且具有熱敏性，給傳統的分離方法帶來了困難。吸附分離法不僅過程能耗低，而且分離選擇性高，適用于傳統分離技術難以分離的低濃度多組分體系。

沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）是一種新型無機分離材料，可以通過調節骨架結構，有效地調控和提高ZIFs對多組分的吸附分離選擇性。目前本課題組考察了ANA-[Zn(pIm)₂]， ANA-[Co(pIm)₂]和ANA-[Cd(pIm)₂]等對糠醛和5-羥甲基糠醛的吸附分離性能（CN110327886A），但這三種材料由于孔容較小，導致糠醛的吸附容量較小，只有93.3 mg g^-1。因此，需要研究大孔容橢圓形孔道結構的ZIFs，并考察其對雙組分糠醛/5-羥甲基糠醛的吸附分離性能。相比于ANA-[Zn(pIm)₂]， ANA-[Co(pIm)₂]和ANA-[Cd(pIm)₂]的咪唑配體2-丙基咪唑，2-乙基咪唑的烷基鏈更短，體積更小，因此合成的材料孔容更大，吸附容量也會相應提高。

目前已有研究者采用二價鈷離子和2-乙基咪唑合成了具有ANA拓撲的大孔容橢圓形孔結構的MAF-5(Co)，并考察了其對水中正辛烷、苯并咪唑和苯并三唑的吸附性能（Bhadra B N, Seo P W, Khan N A, et al. Hydrophobic cobalt-ethylimidazolateframeworks: phase-pure syntheses and possible application in cleaning ofcontaminated water[J]. Inorganic chemistry, 2016, 55(21): 11362-11371. SarkerM, Bhadra B N, Seo P W, et al. Adsorption of benzotriazole and benzimidazolefrom water over a Co-based metal azolate framework MAF-5 (Co)[J]. Journal ofhazardous materials, 2017, 324: 131-138.）。在已報道的合成方法中采用水做為溶劑，苯做為疏水模板劑，三乙胺做為添加劑，在室溫下合成。這種方法不僅原料成本高，而且合成過程受操作條件的影響，制得的產品中容易混有雜相MAF-32(Co)。此外，并沒有文獻報道MAF-5(Co)的晶體結構。因此，需要探索更加簡便高效的合成方法，解析晶體結構，并拓展其在低濃度糠醛/5-羥甲基糠醛分離領域的應用。

發明內容

本發明旨在提供一種沸石咪唑酯骨架材料ANA-[Co(eIm)₂]的制備方法，并拓展了其在低濃度糠醛/5-羥甲基糠醛混合水溶液的吸附分離方面的應用。