[發(fā)明專利]金屬-有機(jī)材料擠出物、制造方法和使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080094595.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN115023284A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·W·彼得斯;J·W·貝克曼;M·T·卡佩列夫斯基;P·J·希爾;N·A·赫利岑科
• 申請（專利權(quán)）人: 埃克森美孚技術(shù)與工程公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 李穎;林柏楠

本公開涉及包括金屬?有機(jī)骨架材料和聚合物粘合劑的組合物。所述組合物可具有大約2.5磅力或更高的壓碎強(qiáng)度。本公開還涉及生產(chǎn)金屬?有機(jī)骨架擠出物的方法。方法可包括混合金屬?有機(jī)骨架材料、聚合物粘合劑和任選溶劑以形成混合物。所述方法還可包括擠出所述混合物以形成金屬?有機(jī)骨架擠出物。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及金屬-有機(jī)材料擠出物，尤其是包括聚合物粘合劑的具有改進(jìn)的機(jī)械強(qiáng)度的擠出物。本公開還涉及制造金屬-有機(jī)材料擠出物的方法和使用方法。

背景技術(shù)

表現(xiàn)出由孔隙或通道界定的大的內(nèi)表面積的材料對于在催化、吸收和/或吸附技術(shù)、離子交換、色譜法、物質(zhì)的儲存和/或吸取等中的應(yīng)用很有意義。

在制造微孔和/或介孔活性材料的許多不同策略中，使用金屬離子和分子有機(jī)結(jié)構(gòu)單元形成金屬-有機(jī)骨架(MOFs)特別有利。MOF材料提供許多優(yōu)點(diǎn)，包括：(i)可以實(shí)現(xiàn)比目前使用的沸石更大的孔徑；(ii)內(nèi)表面積大于目前使用的多孔材料；(iii)孔徑和/或通道結(jié)構(gòu)可在大范圍內(nèi)定制；和/或(iv)內(nèi)表面的有機(jī)骨架組分可容易地官能化。

MOFs是雜合材料，由配位到自組裝形成配位網(wǎng)絡(luò)的多位點(diǎn)(multi-topic)有機(jī)連接體(organic linkers)上的金屬離子或簇組成。這些材料在許多不同的應(yīng)用中具有廣泛的潛在用途，包括氣體儲存、氣體分離、催化、傳感、環(huán)境修復(fù)等。在許多這些應(yīng)用中，經(jīng)常使用成型粒子以避免反應(yīng)器床中的大壓降或簡化材料處理。材料的成型可體現(xiàn)為各種形式，如擠出物、環(huán)、丸粒、球體等。為了減少在運(yùn)輸過程中或在應(yīng)用過程中的細(xì)粒生成，成型粒子必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以承受由工藝條件或由催化劑床的重量施加的壓力生成的壓縮力。

由于一些MOFs的相對機(jī)械不穩(wěn)定性，將MOF成型的嘗試已經(jīng)1)降低該材料的結(jié)晶度和孔隙率，2)缺乏足夠的機(jī)械強(qiáng)度來滿足給定應(yīng)用所需的規(guī)格，和/或3)涉及過高的粘合劑百分比(降低了成型體中的活性材料的量)。另外，包括水在內(nèi)的液體試劑的使用可能導(dǎo)致不包括粘合劑的MOFs中的機(jī)械強(qiáng)度的損失。

需要具有改進(jìn)的機(jī)械強(qiáng)度而沒有降低的MOF結(jié)晶度或孔隙率并且不需要高粘合劑百分比的MOF擠出物。

發(fā)明內(nèi)容

本公開涉及包括金屬-有機(jī)骨架材料和聚合物粘合劑的組合物。所述組合物可具有大約2.5磅力或更高的壓碎強(qiáng)度。本公開還涉及生產(chǎn)金屬-有機(jī)骨架擠出物的方法。方法可包括混合金屬-有機(jī)骨架材料、聚合物粘合劑和任選溶劑以形成混合物。所述方法還可包括擠出所述混合物以形成金屬-有機(jī)骨架擠出物。

附圖簡要說明

圖1是圖示說明HKUST-1—包括銅和1,3,5-苯三甲酸的MOF的N₂吸附和XRD數(shù)據(jù)的曲線圖。

圖2是圖示說明UiO-66—包括[Zr₆O₄(OH)₄]和1,4-苯二甲酸的MOF的N₂吸附和XRD數(shù)據(jù)的曲線圖。

圖3是圖示說明ZIF-8—包括鋅和咪唑的MOF的N₂吸附和XRD數(shù)據(jù)的曲線圖。

圖4是圖示說明MIL-100(Fe)—包括鐵和1,3,5-苯三甲酸的MOF的N₂吸附和XRD數(shù)據(jù)的曲線圖。

圖5是圖示說明ZIF-7—包括鋅和咪唑的MOF的CO₂吸附和XRD數(shù)據(jù)的曲線圖。

具體實(shí)施方式