[發(fā)明專利]一種金屬有機(jī)框架復(fù)合材料、制備方法及用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110007077.1
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112675819A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張真真;趙惠忠;張晶;侯宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/02;B01J20/30
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發(fā)明公開了一種金屬有機(jī)框架復(fù)合材料的制備方法，包括：步驟1，配置LiCl溶液，LiCl的質(zhì)量濃度為2?20％；步驟2，將金屬有機(jī)框架UiO?66干燥直至其重量不發(fā)生變化；步驟3，將干燥后的金屬有機(jī)框架UiO?66浸漬于LiCl溶液中，靜置10?14h；步驟4，取出浸漬LiCl后的金屬有機(jī)框架UiO?66，干燥至其重量不發(fā)生變化，得到金屬有機(jī)框架復(fù)合材料UiO?66@LiCl。本發(fā)明通過將UiO?66浸漬于LiCl溶液中，制備出水吸附性能較好的UiO?66@LiCl復(fù)合吸附材料，在相對較低的溫度下即可發(fā)生解吸，且具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種金屬有機(jī)框架復(fù)合材料、制備方法及用途。

背景技術(shù)

目前，世界上有5億的人口全年都面臨著嚴(yán)重的水資源短缺問題。滿足人類對淡水日益增長的需求，同時保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，將是本世紀(jì)最困難和最重要的挑戰(zhàn)之一。大氣中的水含量占其他淡水資源的10％左右，而且在大氣環(huán)流的作用下，空氣中的水分含量幾乎不變，基于此，大氣可在任何地方、任何時候提供13 000萬億升水。近年來，基于太陽能驅(qū)動的空氣取水(AWH)系統(tǒng)得到了相關(guān)研究。對于將太陽能吸附式空氣取水器投入實際應(yīng)用中，除了在設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)外，吸附劑的性能在很大程度上決定了它的發(fā)展。

常見的物理吸附材料有硅膠、沸石等，該類材料由于與水的強(qiáng)相互作用導(dǎo)致不易解吸出液態(tài)水。對于化學(xué)吸附材料如吸濕性鹽(LiCl、CaCl₂)，該類材料對設(shè)備具有腐蝕性，而且易潮解，不利于推廣到實際應(yīng)用。新型復(fù)合材料多孔基質(zhì)復(fù)合鹽(CSPM)可以克服以上缺點，該類材料以多孔基質(zhì)為基體，無機(jī)鹽為活性成分，無機(jī)鹽的目的是提高多孔材料的吸水能力，多孔材料的基體可以避免無機(jī)鹽在AWH過程中出現(xiàn)潮解和膨脹等缺點.然而傳統(tǒng)的多孔基質(zhì)由于孔隙率較低，使得CSPM中無機(jī)鹽含量較低。

金屬有機(jī)框架材料(MOF)以金屬離子或金屬離子簇為中心，由多官能團(tuán)的功能化有機(jī)配體組成，是一種具有規(guī)則納米孔道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多孔材料，該類材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)多樣性、且功能化可調(diào)節(jié)孔徑。大量的實驗研究表明，金屬有機(jī)框架材料在氣體分離、催化、吸附方面具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，由于MOFs具有親水性，也被提出用作水吸附材料。然而，只有少數(shù)的報道提出將其用于太陽能吸附式空氣取水中。這是由于MOFs材料在制備方法、吸附性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定方面有待改善。因此，提高M(jìn)OFs材料的水吸附性能并使其具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有利于推廣其實際應(yīng)用。

在太陽能吸附式空氣取水實際應(yīng)用中，吸附材料的水熱穩(wěn)定性尤為重要，UiO-66是目前MOF材料中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、制備成本較低的一種多孔材料，具有潛在的應(yīng)用前景，但其不足之處為親水性不夠強(qiáng)。針對此問題，本項目發(fā)明了一種提高金屬有機(jī)框架材料UiO-66水吸附性能的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對金屬有機(jī)框架材料UiO-66親水性能不夠強(qiáng)的問題，提出一種提高UiO-66水吸附性能的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬有機(jī)框架復(fù)合材料的制備方法，包括：

步驟1，配置LiCl溶液，LiCl的質(zhì)量濃度為2-20％；

步驟2，將金屬有機(jī)框架UiO-66干燥直至其重量不發(fā)生變化；

步驟3，將干燥后的金屬有機(jī)框架UiO-66浸漬于LiCl溶液中，靜置10-14h；

步驟4，取出浸漬LiCl后的金屬有機(jī)框架UiO-66，干燥至其重量不發(fā)生變化，得到金屬有機(jī)框架復(fù)合材料UiO-66@LiCl。

優(yōu)選地，步驟2中金屬有機(jī)框架UiO-66的制備方法為：

步驟2.1，將八水氧氯化鋯溶解于DMF中，攪拌均勻，得到溶液A；

步驟2.2，將對苯二甲酸溶解于DMF中，攪拌均勻，得到溶液B；